La proprioception permet de fournir des informations spatio-temporelles pour calibrer un espace moteur, ajuster la trajectoire des mouvements, l'équilibre, la direction des mouvements, et la coordination intermembres et multiarticulaires. Nous prenons à partir des récepteurs sensoriels une information liée à la vitesse du geste, à sa direction, à son amplitude et à son orientation. Bien que les muscles soient définis comme étant les récepteurs sensoriels contribuant principalement à fournir une information proprioceptive, les récepteurs cutanés avec l'étirement de la peau au cours du mouvement montrent des capacités à fournir une information redondante aux récepteurs musculaires. Cependant au regard de la contribution des récepteurs musculaires, le poids attribué aux informations cutanées est relativement faible hormis dans des situations précises où la contribution des récepteurs musculaires est altérée comme en situation de fatigue musculaire ou minimisée comme lors de l'évaluation du sens de la position articulaire. Le champ de la médecine sportive suggère que les différents supports de prévention des traumatismes améliorent l'acuité proprioceptive par une stimulation des récepteurs cutanés. Il reste néanmoins quelques points à éclaircir, en particulier comment pouvons nous stimuler la peau ? Au cours de trois expérimentations, nous avons testé deux moyens, la pression et les forces de cisaillement pour améliorer l'acuité proprioceptive. Dans l'ensemble nos résultats montrent une amélioration de la pertinence des informations cutanées par une diminution de l'incertitude dans le choix de la position articulaire ce traduisant par une amélioration de la précision de nos mouvements. Cette amélioration est indépendante du niveau de pression et serait en lien avec la création de force de cisaillement là où la peau s'étire le plus avec le mouvement. / Proprioception can provide spatiotemporal information for calibrating a motor space, adjust the trajectory of movement, balance, direction of movement, and coordination and Inter multiarticulaires. We take from the sensory receptors of information related to the speed of movement, its leadership, its amplitude and its direction. Although the muscles are defined as sensory receptors contributing primarily to provide information proprioceptive receptors in the skin of the tethering of the skin during movement show a capacity to provide redundant information to muscle receptors. However, in view of the contribution of muscle receptors, the weight given to information skin is relatively low except in specific situations where the contribution of muscle receptors is altered as experiencing muscle fatigue or minimized as in the evaluation of the meaning of joint position. The field of sports medicine suggests that different media Injury Prevention im prove proprioceptive acuity by stimulation of cutaneous receptors. It remains to clarify some points, especially how can we stimulate the skin? In three experiments, we tested two methods, pressure and shear forces to improve proprioceptive acuity. Overall our results show an improvement in the adequacy of the information skin by reducing the uncertainty in the choice of this joint position resulting in improved accuracy of our movements. This improvement is independent of pressure level and be linked with the creation of shear force where the skin stretches over with the movement.

La peau est un organe sensoriel qui permet notamment à l’organisme de s’adapter à son environnement. Ainsi, de nombreuses fibres nerveuses sont présentes au sein de cette peau permettant de détecter différents stimuli tels que la pression, la douleur ou encore une variation de température. A la suite d’une brûlure profonde, ces terminaisons nerveuses sont détruites et la repousse de ces fibres lors du processus de cicatrisation est inadéquate conduisant à des handicaps souvent sérieux chez les patients. Dans un premier travail, la réalisation d’une brûlure chez des animaux présentant ou non une neuropathie périphérique induite par la résinifératoxine a permis d’étudier le rôle de l’innervation lors de la cicatrisation. Chez les animaux traités, une cicatrisation plus lente et un défaut de réinnervation par rapport aux animaux contrôles étaient observés. Pour approfondir le rôle de l’innervation dans la cicatrisation, des études in vitro ont ensuite été réalisées afin d’évaluer les interactions possibles entre les cellules neuronales et les fibroblastes dermiques. Même en l’absence de contacts directs, il a été montré que les cellules neuronales sont capables d’induire la différenciation des fibroblastes en myofibroblastes. Au vue de l’implication de l’innervation sur la différenciation des fibroblastes et sur la cicatrisation, il semble important de pouvoir proposer aux patients brûlés, pour leur traitement, un nouveau concept de substitut cutané favorisant une repousse axonale fonctionnelle au sein du tissu cicatriciel. / The skin is a sensitive organ which notably allows the body to adapt to its environment. Many nerve fibers are present in the skin and are implicated in the detection of various stimuli such as pressure, pain or temperature variation. After a deep burn injury, these nerve fibers are destroyed and their regrowth during the wound healing process is imperfect which induces serious disabilities for patients. In a first study, a burn model was developed on animals presenting or not a peripheral neuropathy induced with resiniferatoxin and had allowed to study the role of sensory innervation on wound healing. On animals treated with resiniferatoxin, wound healing was delayed and nerve regeneration was imperfect compared to control animals. To further investigate the role of innervation in wound healing, in vitro studies were then performed to evaluate possible interactions between neuronal cells and dermal fibroblasts. Even in the absence of direct contacts, it has been shown that neuronal cells are able to induce the differentiation of fibroblasts into myofibroblasts. Considering the involvement of innervation on the differentiation of fibroblasts and on wound healing, it seems important to provide burned patients with a new concept of skin substitute promoting functional axonal regrowth in the scar tissue.

Des formes galéniques spécialement étudiées permettent l'administration topique d'un médicament ou d'un actif cosmétique afin d'obtenir un effet local ou une action systémique. Les excipients présents dans la formulation, comme les tensioactifs dans les solutions micellaires, émulsions, microémulsions, nanoémulsions, nanostructures, peuvent être alors des éléments influençant la pénétration et la perméation de l'actif. L'étude de leurs effets sur la barrière cutanée peut être utile afin de choisir au mieux les différents composés de la formulation. L'objectif de cette thèse a été d'étudier l'effet de différents tensioactifs (alkylpolyglucosides, lipoaminoacides, alcools gras éthoxylés et copolymères à blocs de type Poloxamer) en solution aqueuse sur la structure et la fonction barrière de la peau, grâce à des techniques d'infrarouge à transformée de Fourier, de calorimétrie différentielle à balayage, de mesure de la perte insensible en eau et de microscopie électronique à transmission. L'objectif spécifique de ce travail a porté sur l'étude de l'absorption cutanée ex vivo de trois principes actifs de lipophilie différente (caféine, kétoprofène et progestérone) à travers un modèle de peau animale co-traitée par différents tensioactifs. Plus spécifiquement, la pénétration de la progestérone au sein des différentes couches de la peau a été étudiée compte tenu de sa lipophilie élevée limitant son passage dans les couches cutanées plus hydrophiles. A l'issue de ces travaux, nous montrons que les tensioactifs peuvent exercer non seulement des effets sur l'organisation lamellaire des lipides intercornéocytaires mais aussi sur les cornéocytes du stratum corneum (SC). Par ailleurs, ces différents résultats ont permis de définir les structures chimiques des tensioactifs favorisant l'absorption cutanée de principes actifs. Les tensioactifs anioniques comportant une chaîne aliphatique de 12 carbones augmentent sélectivement la perméation cutanée de principes actifs hydrophiles et la pénétration de principes actifs lipophiles dans les tissus cutanés. La pénétration cutanée de principes actifs est étroitement corrélée à la taille des micelles de tensioactif susceptible de s'incorporer dans les espaces intercornéocytaires du SC. Enfin, la valeur de concentration micellaire critique est une propriété physico-chimique permettant d'expliquer en partie l'effet des tensioactifs sur leur perméabilité cutanée / Dosage forms specially designed allow the topical administration of drugs or cosmetic active ingredients to obtain a local effect or a systemic action. Excipients, such as surfactants in micellar solutions, emulsions, microemulsions, nanoemulsions, nanostructures can influence the drug penetration and permeation. Understanding their effects on skin barrier is helpful in the choice of surfactant. The aim of this thesis was to study the effect of different surfactants (alkylpolyglucosides, lipoaminoacids, ethoxylated fatty alcohol and copolymers blocks) in aqueous solution on the skin barrier structure and function, using techniques like infrared Fourier transform, differential scanning calorimetry, transepidermal water loss measurement and transmission electron microscopy. The specific aim of this work focused on the ex vivo cutaneous absorption of three drugs showing different lipophilicity (caffeine, ketoprofen and progesterone) through animal skin co-treated by different surfactants. More specifically, the penetration of progesterone in the different skin layers has been studied due to its high lipophilicity limiting its permeation in the most hydrophilic layers (viable epidermis and dermis). At the outset, we showed that surfactants could provide not only an effect on lamellar organization of intercorneocyte lipids but also on the corneocytes into the stratum corneum (SC). Moreover, these different results allowed to define surfactant chemical structure increasing drug cutaneous absorption. Anionic surfactant with a C12 chain length increased significantly cutaneous permeation of hydrophilic drug and penetration of lipophilic drug into cutaneous tissue. Drug penetration is correlated with micelle size allowed its incorporation into SC intercorneocyte spaces. Finally, the value of its critical micellar concentration is a physico-chemical properties allowed to partially explain the surfactant effect on their cutaneous permeability

Le retard de cicatrisation (RETCIC) est un problème clinique majeur, touchant les gens âgés, les diabétiques, drépanocytaires (DR), ou traités par les glucocorticoides (GC). Nous avons abordé les mécanismes des ulcères DR dans un modèle transgénique ayant un gène beta globine humain muté (SAD). Les souris SAD âgées ont un RETCIC corrélé au degré d'anémie et d'hemolyse, comme dans la DR humaine ; le RETCIC est lié à l'altération de l'angiogenèse cutanée et un faible recrutement de cellules endothéliales progénitrices (EPC) depuis la moelle. La sécrétion de CXCL12 dans la plaie par les kératinocytes et les cellules inflammatoires est diminuée. Fait notable, le traitement local de la plaie par des EPC ou du CXCL12 recombinant restaurent l'angiogenèse et une cicatrisation des souris SAD âgées. Nous avons ensuite abordé le rôle du récepteur minéralocorticoide dans la cicatrisation cutanée, et proposé ses antagonistes (MRA) pour améliorer le RETCIC en pathologie (traitement local GC, diabète murin); j'ai aussi participé à la démonstration de l'effet bénéfique des MRA sur l'atrophie épidermique GC-induite chez l'homme. A l'aide d'explants de peau murine et humaine, de plaies cutanées crées sur le dos de souris, et par l'analyse de la cicatrisation de biopsies chez le volontaire sain après traitement GC (étude post-hoc de l'essai SPIREPI), nous montrons que les MRA améliorent le RETCIC pathologique, et n'affectent pas la peau saine normale. Nous avons montré que l'effet bénéfique des MRA topiques implique une augmentation de la prolifération kératinocytaire et le canal sodium épithelial. Ces résultats montrent un rôle inédit et important du MR cutané dans la cicatrisation. / Impaired wound healing is a major unsolved clinical problem in aging, diabetes, sickle cell disease (SCD), glucocorticoid (GC) therapy or Cushing syndrome.First, we investigated the mechanisms underlying SCD ulcers, using SAD transgenic mouse model with mutated human beta globin. Old SAD mice displayed delayed healing correlated with the severity of anemia and hemolysis, as in human SCD, related to impaired cutaneous angiogenesis and poor endothelial progenitor cell (EPC) mobilization from the bone marrow. CXCL12 secretion by keratinocytes and inflammatory cells in SAD wounds was low. Noticeably, local wound therapy with EPCs or with recombinant CXCL12 restored wound angiogenesis and healing in old SAD mice.Second, we questioned the role of mineralocorticoid receptor (MR) in wound healing and proposed that MR blockade could improve reepithelialization in pathological situations (GC-treated skin, diabetic mouse models); I also participated to the demonstration that MR blockade limits GC-induced epidermal atrophy in human skin. We used skin explants from mouse and humans, full thickness skin wounds on the back of mice, and analyzed wound closure after skin biopsy in healthy volunteers pre-treated with GC, as a post-hoc study of the SPIREPI clinical trial. We found that MR blockers can rescue the pathological delayed wound healing while they did not modify wound closure in normal condition. We show that the improvement of GC-induced wound healing delay by MR blockade involves restoration of keratinocyte proliferation and down-regulation of the epithelial sodium channel. These results suggest an important and entirely novel role for MR in to improve delayed wound closure.

Ce travail concerne l’évaluation de nanoparticules de silice associées à la poly-ethylèneimine (PEI) comme vecteurs de délivrance de gène pour le traitement des plaies chroniques de la peau. Des matériaux nanocomposites associant des complexes formés par l’association de ces particules hybrides et d’ADN avec des hydrogels de collagène colonisés par des fibroblastes 3T3 ont été élaborés. Grâce à la modulation de la taille de la particule et de la masse moléculaire du polymère, il a été possible de réaliser la transfection des fibroblastes au sein du gel, permettant l’expression génique pendant une semaine. Ces études montrent le rôle clé joué par la prolifération et la migration cellulaire sur l’efficacité de la transfection. L’efficacité de la transfection a ensuite été modulée en modifiant les interactions silice-PEI. Les résultats obtenus suggèrent que le détachement du complexe de la particule dans les endosomes est une étape clé de ce processus. La transfection de cellules humaines primaires a aussi été étudiée en vue d’applications in vivo. La transfection a été observée avec des fibroblastes et des keratinocytes humains en culture et avec les fibroblastes au sein des gels, mais avec des efficacités moindres que pour les cellules 3T3. Ceci est attribué au plus faible taux de prolifération des cellules primaires. Enfin la capacité des nanocomposites à moduler l’inflammation a été testée sur des macrophages humains activés. Ces systèmes permettent la synthèse soutenue d’IL-10 par les fibroblastes et l’inhibition de l’expression de TNF-alpha chez les macrophages. / This work is devoted to the evaluation of silica nanoparticles associated to poly-ethyleneimine (PEI) as vectors for gene therapy in the context of skin chronic wounds repair. Nanocomposite materials associating complexes formed by the association of these hybrid particles and DNA with collagen hydrogels cellularized with 3T3 fibroblasts have been prepared. Thanks to the modulation of particle size and polymer molecular weight, it has been possible to achieve fibroblast transfection within the gel, allowing for sustained protein expression over one week. These studies evidence the key role of cell proliferation and migration on transfection efficiency. The transfection process has been further modulated by modification of the silica-PEI interactions. The results suggest that the complex detachment from the particles within the endosomes is a key step in this process. The transfection of human primary cells has also been studied foreseeing in vivo applications. Human fibroblasts and keratinocytes have been successfully transfected in culture and, in the case of fibroblasts, within collagen hydrogels, but with lower efficiency than with 3T3 cells. This has been attributed to the lower proliferation rate of primary cells. Finally the ability of nanocomposites to modulate inflammation has been evaluated on activated human macrophages. These systems have allowed for the sustained production of IL-10 by fibroblasts and the inhibition of TNF-alpha expression by macrophages.

La dermatite allergique de contact (DAC) est une réaction inflammatoire aiguë, médiée par les cellules dendritiques (DCs) survenant suite à l’exposition répétée de la peau avec une molécule allergisante. La prévalence estimée des cas de DAC aux substances parfumantes est de 1,7 % à 4,1 % dans la population générale. Les molécules allergisantes sont des molécules appelées haptènes, qui vont se conjuguer avec des protéines de l’épiderme ou du derme. C’est le cas du cinnamaldéhyde (CinA), une molécule retrouvée dans la cannelle. Le linalol et le limonène sont des terpènes présents dans la lavande et l’orange, qui vont s’autoxyder au contact de l’air pour former des allergènes puissants, tels que les hydroperoxydes allyliques. Le premier objectif de cette thèse a été d’étudier le mécanisme d’action de ces terpènes et leurs hydroperoxydes allyliques respectifs sur la lignée cellulaire THP-1, qui sert de substitut aux cellules dendritiques. Le rôle du facteur de transcription Nrf2, majeur dans la lutte contre le stress oxydant, a également été investigué.Les consommateurs de produits cosmétiques sont exposés à de faibles concentrations de molécules allergisantes, mais plusieurs fois par jour ou par semaine. Nous avons souhaité étudier l’exposition répétée à de faibles doses d’haptène sur la peau.Les kératinocytes jouent également un rôle dans la DAC : ce sont les premières cellules qui vont rencontrer la molécule allergisante dans la peau. La deuxième partie de ce travail a été d’étudier l’impact d’une exposition répétée de CinA à de faible concentration sur ces KCs et plus particulièrement sur la différenciation de l’épiderme, en utilisant un modèle organotypique de peau en 3D. / Allergic contact dermatitis (ACD) represents a severe health problem. It is a dendritic cells (DCs) mediated skin disease caused by repeated exposure to an allergenic compound. ACD cases of fragrances in general population is estimated from 1.7 % to 4.1%. Contact sensitizers are compounds termed haptens and they will form a conjugate with epidermis and dermis proteins. Example is cinnamaldehyde (CinA), a molecule found in cinnamon. Linalool and limonene are terpenes found in lavender and oranges. In contact with the air, they will autoxidize to form highly allergenic compounds: allylic hydroperoxides. The first aim of this thesis was to study the mechanism of action of those terpenes and their respective allylic hydroperoxides on THP-1 cell-line, described as a surrogate of DCs. The transcription factor Nrf2 is playing a major role in oxidative stress and was also investigated.Consumers of cosmetic products are exposed to low quantities of allergenic compounds, but several times a day or a week. We wanted to study repeated exposure of low concentration of haptens on the skin.KCs also play a key role in ACD: they are the first cells that will encounter the allergenic compound in the skin. The second aim of this thesis was to study the impact of repeated exposure of low concentrations of CinA on those KCs and more particularly on the epidermis differenciation, using a 3D organotypic culture of skin.

Les modèles actuels de prédiction de la sensation thermique et du confort thermique ainsi que les solutions visant à améliorer l’état de bien-être thermique des occupants d’un bâtiment sont insuffisants. Ils ne prennent pas assez en compte les différences interindividuelles de jugement thermosensoriel. Pourtant, ces différences, souvent associées à la sensibilité thermique de chaque individu, existent mais restent inexpliquées sur le plan physiologique. Ces travaux de thèse, qui se sont déroulés en deux étapes, ont pour objectif d'identifier les causes physiologiques potentielles des différences interindividuelles du ressenti thermique, à travers des expérimentations multiparamétriques basées sur des mesurées cutanées. Toutes les mesures ont été réalisées après 30 minutes d’acclimatation en environnement thermique contrôlé. La première étape, exploratoire, a permis d’analyser à la fois l’activité neurosensorielle, les propriétés thermo-vasculaires et les propriétés du film hydrolipidique cutané de deux groupes présentant des sensibilités au froid distinctes (selon leur sensation thermique déclarée). Ainsi, les expérimentations ont montré qu’il était plus pertinent d’analyser davantage les propriétés cutanées thermiques et hydriques (reliées aux mécanismes de thermorégulation) plutôt que l’activité neurosensorielle des volontaires pour caractériser les différences interindividuelles de jugement thermosensoriel. Elles ont également mis en évidence la nécessité de contrôler les facteurs non thermiques des environnements et de sélectionner rigoureusement les sujets. La deuxième étape s’est focalisée sur l’analyse des propriétés thermo-vasculaires et des propriétés du film hydrolipidique de deux groupes de sensibilité au froid. Pour cela, 13 femmes ont été confrontées à 6 environnements de températures modérées comprises entre 17°C et 30°C (avec 2 transitions chaudes et 2 transitions froides) et les groupes ont été construits à partir du degré de frilosité déclaré par les sujets. Des différences sur les paramètres cutanées ont alors pu être relevées entre les deux groupes. Le résultat le plus significatif est que les individus dits « frileux » présentent une activité microcirculatoire plus intense sur les joues avec une vasoconstriction plus forte au froid et une vasodilatation plus forte au chaud que l’autre groupe « non sensible au froid » (p=0,002 d’après le test de l’ANCOVA pour l’effet des groupes). De plus, il a été montré que l’approche multiparamétrique (introduction de variables non thermiques comme variables prédictives) ainsi que la prise en compte des sensibilités thermiques individuelles améliorent la prédiction du confort thermique surtout pour le groupe « frileux » (+ 6,4 %). / Current models for predicting thermal sensation and thermal comfort as well as the solutions to improve the state of thermal well-being of the occupants of a building are insufficient. They do not sufficiently take into account interindividual differences of thermosensory judgment. However, these differences, often associated with thermal sensitivity of each person, exist but remain unexplained physiologically. This work, divided into two stages, is intended to identify the potential physiological causes of interindividual differences of thermal feeling through multiparametric experiments based on skin measurements. All measurements were performed after 30 minutes of acclimatization in controlled environment. The exploratory phase allowed to analyze both neurosensory activity, thermo-vascular properties and properties of the skin hydrolipidic film of two groups with different cold sensitivities (depending on their declared thermal sensation). For example, experiments have shown that it was more appropriate to analyse thermal and hydric skin properties (related to thermoregulation mechanisms) rather than neurosensory activity of volunteers to characterize interindividual differences of thermosensory judgment. They have also highlighted the need to control the non-thermal factors of environments and rigorously select subjects. The second step focused on the analysis of thermo-vascular properties and properties of the hydrolipidic film of two groups of different cold sensitivity. Thirteen women have faced in 6 environments of moderate temperatures between 17 ° C and 30 ° C (with 2 warm transitions and 2 cold transitions). Groups were built according to their degree of cold sensitivity. Differences in skin parameters have been found between the two groups. The most significant result is that cold-sensitive individuals have a more intense microcirculatory activity on cheeks with a stronger vasoconstriction in cold environments and a stronger vasodilation in warm environement than the non cold-sensitive group (p = 0. 002 according to ANCOVA test for groups effect). In addition, it has been shown that the multi-parametric approach (introduction of non-thermal parameters as predictors) as well as taking into account individual thermal sensitivities improve the prediction of thermal comfort especially for the cold-sensitive group (+ 6.4%).

Le suivi de l'état de santé et de la réactivité émotionnelle chez l'individu est au cœur de la médecine de demain ; il participe notamment au développement de nouveaux services de soins en santé tels que la médecine à domicile, la médecine mobile ou encore la médecine personnalisée. Cependant il nécessite d'une part la définition d'indicateurs adaptés à la mesure en environnement complexe, et d'autre part la conception d'exocapteurs et d'instrumentations intégrés dans l'environnement de l'individu. Les travaux de cette thèse présentent la démarche nécessaire au passage de mesures physiologiques en laboratoire à celles des conditions de la vie de tous les jours, en s'articulant autour de deux axes d'étude : Le premier axe concerne la conception et le développement d'une instrumentation ambulatoire pour la mesure de paramètres physiologiques en conditions écologiques. Le système portable EmoSense conçu pour la mesure de la fréquence cardiaque, de la résistance cutanée et de la température cutanée permet l'identification de nouveaux indicateurs de la réactivité émotionnelle à partir de mesures réalisées en situations réelles. L'expérimentation présentée sur l'objectivation du stress chez les personnes aveugles pendant leur déplacement en milieu urbain a permis la construction d'un nouvel indicateur pour l'analyse de l'activité électrodermale. Par ailleurs, cette démarche met en avant l'importance de la mise en place de plateformes ayant pour objectif de fournir un support pour l'expérimentation en conditions écologiques, telles que les Living Lab. La seconde partie des travaux est consacrée à la mesure de l'activité électrodermale (résistance électrique cutanée) pendant la conduite de véhicule. Cette mesure est basée sur la conception et le développement d'un volant instrumenté. Ce travail illustre les difficultés technologiques liées à la mesure de signaux bioélectriques par exocapteurs pour leur intégration dans l'environnement de l'individu. Nous proposons ainsi une topologie innovante de placement des électrodes dans le but d'optimiser les facteurs de disponibilité et de robustesse du signal liés à la mesure de signaux bioélectriques par exocapteurs.

L'objectif de cette thèse était de mettre en oeuvre le développement d'une thérapie des plaies cutanées profondes basée sur l'utilisation de nanoparticules (NP) biodégradables de poly(acide lactique) (NP-PLA) vectrices de médiateurs de la cicatrisation. Le but était d'accélérer la cicatrisation cutanée et de favoriser la reconstruction d'un derme fonctionnel. La méthode a été de (i) réduire la réaction inflammatoire pour en contenir les effets délétères et (ii) stimuler la réépithélialisation pour accélérer la cicatrisation et réduire le risque infectieux. Les moyens ont été l'utilisation d'un antioxydant, la vitamine E (VE) et d'un facteur de croissance des fibroblastes (le FGF2) vectorisés par des nanoparticules biocompatibles et biodégradables de poly(acide lactique) (PLA). Nos NP-PLA contiennent l'antioxydant (VE) dans leur coeur hydrophobe, et portent le facteur de croissance fibroblastique (FGF2) à leur surface. Ces formulations ont été (i) caractérisées par des méthodes physico-chimiques et (ii) testées par des méthodes in vitro pour évaluer leurs effets potentiels, en tant que système de délivrance de VE et de FGF2, sur la cicatrisation des plaies. Des modèles expérimentaux in vivo ont été développés et caractérisés pour mettre en évidence l'efficacité des NP-PLA fonctionnalisées pour la cicatrisation cutanée et la reconstruction dermique fonctionnelle. Nos résultats montrent que l'activité antioxydante de la VE n'est pas perturbée par l'encapsulation dans des NP-PLA et qu'elle est légèrement supérieure à celle de la VE libre dans un système in vitro. De même, l'activité biologique du FGF2 sur la prolifération et la migration des fibroblastes dans un système in vitro n'est pas altérée par son adsorption sur des NP-PLA. Aucune de ces deux NP-PLA fonctionnalisées n'a de cytotoxicité avérée in vitro. Deux modèles expérimentaux de plaies cutanées profondes ont été développés sur souris sans poils SKH1 saines : (i) Un modèle robuste de brûlure cutanée thermique de 3ème degré qui se caractérise par une inflammation massive de la plaie et par un stade de granulation tardif après 16 jours de cicatrisation. (ii) Un modèle de plaie d'excision cutanée a également été utilisé. Un modèle de cicatrisation retardée a été obtenu par induction chimique d'un diabète de type I stable avant réalisation des plaies d'excision ou de brûlure. Ces modèles de plaies cutanées ont été caractérisés tout au long du processus de cicatrisation par des études (i) macroscopiques de cinétique de fermeture des plaies, (ii) histologiques d'inflammation, de nécrose et de réépithélialisation, (iii) physiologiques de perfusion sanguine cutanée. L'expression de 84 gènes impliqués dans le processus de cicatrisation a été étudiée sur le tissu cicatriciel 14 jours après formation de la plaie. Pour conclure, nos résultats mettent en évidence le potentiel de vectorisation de molécules thérapeutiques des NP de PLA pour le développement de futures stratégies de délivrance ciblée de VE et de FGF2 dans les plaies cutanées profondes. Les modèles expérimentaux in vivo développés et caractérisés, ouvrent la voie aux études précliniques d'efficacité des NP-PLA fonctionnalisées dans le processus de cicatrisation des plaies profondes / The objective of this thesis was to develop a therapy of cutaneous deep wounds based on biodegradable poly (lactic-acid) nanoparticles (PLA-NP) releasing wound healing mediators. The goal was to accelerate wound healing and to promote the reconstruction of a functional dermis. Our method was (i) to reduce the inflammatory reaction in the aim of limiting its deleterious effects, (ii) to stimulate reepithelialization to accelerate wound healing and to reduce the risk of infections. The implementation of means was based on the use of an antioxidant (vitamin E, VE) and a fibroblast growth factor (FGF2) carried by biocompatible and biodegradable poly(lactic-acid) based nanoparticles. Our PLA-NP contained the antioxidant (VE), in their hydrophobic core and carried the fibroblastic growth factor (FGF2) on their surface. These formulations were (i) characterized by physico-chemical methods and (ii) tested by in vitro methods to evaluate their effects as a delivery system of VE and FGF2 on wound healing. Experimental in vivo models have been developed and characterized in the aim of studying the potential beneficial effect of functionalized PLA-NP on wound healing and functional reconstruction of dermis. Our results show that the antioxidant activity of VE was not inhibited by encapsulation into PLA-NP and was lightly increased compared with free VE in an in vitro system. The biological activity of FGF2 on proliferation and migration of fibroblasts in an in vitro system was not altered by adsorption onto PLA-NP as well. No cytotoxicity of these functionalized PLA-NP was detected in vitro. Two experimental models of deep cutaneous wounds were developed on the healthy SKH1 hairless mouse: (i) A robust third degree thermal burn model that was characterized by massive inflammation of the wound and a late granulation stage after 16 days of healing. (ii) A model of excisional skin wound was also used. A model of delayed wound healing was established by chemical induction of stable type I diabetes prior to excision and burn injuries. The healing process of these models of cutaneous wounds was characterized by (i) macroscopic studies of wound closure, (ii) histological studies of inflammation, necrosis and reepithelialization, and (iii) by physiological studies of cutaneous blood perfusion. A study of the expression of 84 genes involved in the healing process was carried out on the scar tissue 14 days post-wound. In conclusion, our results highlight the potential efficacy of PLA-NP as a vector of therapeutic molecules for the development of future strategies for targeted delivery of VE and FGF2 in deep skin wounds. The developed and characterized in vivo experimental models open the way to preclinical studies of efficacy of functionalized PLA-NP on the healing process of deep wounds

Le traitement du cancer à l’aide d’une exposition aux radiations ionisantes (RI) peut mener au développement de plusieurs effets secondaires importants, dont un retard de réparation et de régénération des tissus. Les mécanismes responsables de ces effets demeurent largement inconnus encore aujourd’hui, ce qui a pour effet de limiter le développement d’approches thérapeutiques. À l’aide d’un modèle de guérison de plaie cutanée chez la souris, nous avons cherché à déterminer les mécanismes par lesquels l’exposition aux RI limite la régénération de la peau. Nos résultats démontrent que l’induction de la "stromal-derived growth factor 1α" (SDF-1α), une cytokine normalement surexprimée dans les tissus hypoxiques, est sévèrement diminuée dans les plaies de souris irradiées versus non-irradiées. Ce défaut corrèle avec un retard de guérison des plaies et est encore évident plusieurs mois suivant l’exposition aux RI, suggérant qu’il y a une altération permanente de la capacité de la peau à se réparer. Parce que SDF-1α est secrété principalement par les fibroblastes du derme, nous avons évalué le potentiel des cellules stromales multipotentes (MSCs), qui sont reconnues pour secréter des niveaux élevés de SDF-1α, à accélérer la régénération de la peau chez les souris irradiées. L’injection de MSCs en périphéries des plaies a mené à une accélération remarquable de la guérison de la peau chez les souris exposées aux RI. Les actions des MSCs étaient principalement paracrines, dû au fait que les cellules n’ont pas migré à l’extérieur de leur site d’injection et ne se sont pas différentiées en kératinocytes. L’inhibition spécifique de l’expression de SDF-1α a mené à une réduction drastique de l’efficacité des MSCs à accélérer la fermeture de plaie indiquant que la sécrétion de SDF-1α par les MSCs est largement responsable de leur effet bénéfique. Nous avons découvert aussi qu’un des mécanismes par lequel SDF-1α accélère la guérison de plaie implique l’augmentation de la vascularisation au niveau de la peau blessée. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent collectivement que SDF-1α est une importante cytokine dérégulée au niveau des plaies cutanées irradiées, et que le déclin du potentiel de régénération des tissus qui est observé suivant une exposition au RI peut être renversé, s’il est possible de restaurer le microenvironnement de la blessure avec un support stromal adéquat. / Cancer treatment using ionizing radiation (IR) may lead to significant side effects, like delayed tissue repair and regeneration. The mechanisms mediating these defects remain largely unknown at present, thus limiting the development of therapeutic approaches. Using a wound healing model, we investigate the mechanisms by which IR exposure limits skin regeneration. Our results show that induction of the stromal-derived growth factor 1α (SDF-1α), a cytokine normally overexpressed in hypoxic tissues, is severely impaired in the wounded skin of irradiated, compared to non-irradiated, mice. This defect is correlated with delayed healing, and is evident for several months following exposure to IR, suggesting permanent impairment of skin repair. Because SDF-1α is secreted mainly by dermal fibroblasts, we evaluated the potential of multipotent stromal cells (MSCs), which secrete high levels of SDF-1α, to improve skin regeneration in irradiated mice. Injection of MSCs into the wound margin led to remarkable enhancement of skin healing in mice exposed to IR. The MSC actions were mainly paracrine, as the cells did not migrate away from the injection site or differentiate into keratinocytes. Specific knockdown of SDF-1α expression led to drastically reduced efficiency of MSCs in improving wound closure, indicating that SDF-1α secretion by MSCs is largely responsible for their beneficial action. We also found that one mechanism by which SDF-1α enhances wound closure likely involves increased skin vascularization. Findings presented in this thesis collectively indicate that SDF-1α is an important deregulated cytokine in irradiated wounded skin, and that the decline in tissue regeneration potential following IR can be reversed, given adequate microenvironmental support.