Le vitiligo est une dermatose inflammatoire caractérisée par une perte progressive des mélanocytes de la lame basale de l’épiderme. Cette pathologie reste à ce jour orpheline de traitement efficace. Toutefois, les mécanismes qui sont liés à la perte des mélanocytes restent débattus et impliquent un détachement des mélanocytes de la lame basale ou leur mort cellulaire par apoptose. Nous avons montré au sein de notre équipe l’implication des lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires dans la pathogénie du vitiligo. Ces populations produisent des niveaux élevés de deux cytokines inflammatoires qui sont, le TNF-α (tumor necrosis factor) et l’IFN-γ (interféron γ), suggérant ainsi un rôle majeur de ces deux cytokines dans la pathogénie du vitiligo. L’objectif de mon projet de thèse est d’étudier les mécanismes immunologiques impliqués dans la perte du mélanocyte au cours du vitiligo. Ainsi, nous avons observé dans les zones péri-lésionnelles de vitiligo ou lésionnelles de psoriasis, une localisation suprabasale des mélanocytes et une anomalie de l’expression de la E-cadhérine dans l’épiderme, protéine majeure impliquée dans l’attachement des mélanocytes. Nous avons également montré l’absence de la mort cellulaire par apoptose des mélanocytes au niveau cutané chez les patients atteints de vitiligo et/ou de psoriasis. En se basant sur ces observations, nous nous sommes donc intéressés à évaluer les effets combinés du TNF-α et de l’IFN-γ sur l’adhésion des mélanocytes. Nos résultats ont montré que les deux cytokines combinés diminuent l’expression du gène codant la Ecadhérine et entrainent probablement la redistribution de cette protéine. De plus, nous avons observé que ces deux cytokines en combinaison altèrent l’expression de la E-cadhérine dans un modèle d’épidermes reconstruits pigmentés in vitro. Cette altération était associée à une augmentation des niveaux de la E-cadhérine soluble (sE-cad) au niveau des surnageants de culture. D’une manière intéressante, nous avons montré que ces deux cytokines induisent l’expression kératinocytaire de la métalloprotéase 9 (MMP9) dont l’action est connue pour cliver la E-cadhérine sous sa forme soluble, participant ainsi au détachement des mélanocytes. Des taux élevés de MMP9, mais également de la sE-cad sont retrouvés dans le sérum des patients atteints de vitiligo. L’inhibition de la MMP9 dans des modèles in vitro et in vivo empêche les effets combinés du TNF- α et de l’IFN-γ sur le détachement des mélanocytes permettant leur stabilisation à la lame basale. Par ailleurs, comme nous avons montré que la survie des mélanocytes n’était pas altérée dans le vitiligo, nous nous sommes intéressés à évaluer l’action combinée du TNF-α et de l’IFN-γ sur la fonction, le phénotype des mélanocytes et leur production des médiateurs inflammatoires. Nous avons montré que ces deux cytokines en combinaison inhibent l’expression des gènes mélanocytaires (MITF, TYR, DCT) et favorisent l’induction des chimiokines CXCL9 et CXCL10, de la cytokine inflammatoire TNF-α et de la molécule d’adhésion ICAM-1, suggérant un rôle majeur des mélanocytes dans la promotion de l’inflammation. Enfin, considérant que la voie de signalisation du récepteur de l’IFN-γ est dépendante de la voie JAK/STAT, nous avons étudié l’impact de l’inhibition de cette voie dans les effets induits dans nos modèles, et avons montré au niveau de l’expression des gènes, une amélioration des gènes associés à la fonction mélanocytaire et une inhibition de ceux associés à l’inflammation. L’ensemble de nos résultats mettent en évidence un nouveau mécanisme pour expliquer la perte des mélanocytes et identifie MMP9 ainsi que les inhibiteurs de JAK comme des cibles thérapeutiques prometteuses permettant ainsi de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques au cours du vitiligo et d’établir un lien direct entre immunité, facteurs solubles inflammatoires et perte des mélanocytes au cours du vitiligo. / Vitiligo is a chronic inflammatory skin disorder characterized by a progressive loss of melanocytes. This stigmatizing disease has a major social impact and no real effective therapies have been reported so far. However, the mechanisms leading to melanocyte disappearance remain debated and include melanocyte detachment and/or death. The role of the immune response has now been well described, implying CD8+ effector memory T cells that produce high levels of inflammatory cytokines as TNF-α (tumor necrosis factor) and IFN-γ(interferon γ), suggesting the involvement of these two cytokines in the pathogenesis of vitiligo. Thus, the aim of this project is to study the interplay between the inflammatory response characterizing vitiligo disease and melanocyte loss. We first observed that melanocytes are located in suprabasal layers of the epidermis in perilesional skin of vitiligo and lesional skin of psoriasis patients, which was associated with an altered expression of E-cadherin, a major protein involved in melanocyte attachment to the basal membrane. Such suprabasal melanocytes did not undergo apoptosis. Based on these observations, we next investigated the combined effects of TNF-α and IFN-γ on melanocyte adhesion. We showed that these two cytokines decrease E cadherin gene expression and probably induce a redistribution of E-cadherin. In addition, these two cytokines in combination altered the expression of E-cadherin in reconstructed human pigmented epidermis in vitro. This finding was associated with increased levels of soluble E-cadherin in culture supernatants. Furthermore, TNF-α and IFN-γ induced the production of matrix metalloproteinase 9 (MMP9) by keratinocytes, leading to the cleavage of the E-cadherin. Inhibition of MMP9 prevents the combined effects of TNF-α and IFN-γ on melanocyte detachment and led to their stabilization to the basal membrane of epidermis in vitro and in vivo models. Since we demonstrated that melanocyte survival is not impaired in vitiligo, we assessed the impact of these two cytokines on melanocyte function, phenotype and inflammation. We demonstrate that the combination of TNF-α and IFN-γ inhibits the expression of genes involved in melanocyte function (MITF, TYR, DCT) and promote the induction of the chemokine ligands CXCL9 and CXCL10, the inflammatory cytokine TNF-α and adhesion molecule ICAM-1, suggesting an important role of melanocytes in the promotion of inflammation. Lastly, considering that the signaling pathway of IFN-γ involves activation of the JAK / STAT pathway, we studied the impact of the inhibition of that pathway in our models. Our results show that the JAK inhibition suppressed the effects of TNF-α and IFN-γ on melanocyte function, on the release of pro-inflammatory mediators and led to the melanocyte stabilization to the basal membrane of epidermis. All of our results highlight a new mechanism to explain the loss of melanocytes and identify MMP9 and JAKs as promising therapeutic targets to better understand the physiopathological mechanisms during vitiligo and establish a direct link between immunity, soluble factors. Inflammation and loss of melanocytes during vitiligo.

La mélanogenèse engage 3 enzymes. La tyrosinase catalyse l’oxydation des 2 premiers substrats pour former la DOPAquinone. Celle-ci, en présence de cystéine peut s’y conjuguer pour produire des pheomélanines (pigments clairs). En son absence, la DOPAquinone est convertie en DOPAchrome, précurseur de la voie de synthèse des eumélanines (pigments foncés). Leur formation implique deux autres enzymes : TRP-1 et TRP-2. Un dérèglement de ce processus entraîne des dermatoses de type hyperpigmentations chez les phototypes IV à VI. Traiter ces problématiques efficacement sans effets secondaires nécessite d'identifier de nouvelles molécules actives capables de réguler la synthèse des eumélanines.Pour atteindre l'objectif, nous avons évalué l’effet inhibiteur de 100 venins d’animaux sur l’activité DOPA oxydase de la tyrosinase de champignon. Des analyses HPLC et spectrophotométriques alternées, ont permis de localiser la sous-fraction active conte-nant la molécule d'intérêt. La détermination du poids moléculaire par spectrométrie de masse conjuguée à l’analyse d'AA après hydrolyse acide a permis d'identifier l’Argiotoxine-636 (ARGTX-636). Elle est un inhibiteur mixte de la diphénolase. Des études préliminaires de SAR ont également été réalisées. En parallèle, une méthode analytique par HPLC/MS a été mise au point pour confirmer l'activité inhibitrice de la DHICA oxydase de l'enzyme par l'ARGTX-636.Pour la première fois est reportée l’isolation et la caractérisation d’un nouveau composé extrait d’un venin d’araignée capable de réguler la mélanogenèse. Cette approche peut avoir un impact majeur dans la recherche de nouvelles molécules actives dans le domaine de la dermo-cosmétique. / Melanogenesis involves three enzymes. Tyrosinase catalyses the oxidation of the two first substrates and leads to the formation of DOPAquinone, which may be conjugated with cysteine to produce pheomelanins (red-yellow pigments). In absence of cys-teine, DOPAquinone is spontaneously converted in DOPAchrome, the precursor of eumelanin products (brown-black pig-ments). The formation of eumelanin molecules partially relies on the activity of two other enzymes called Tyrosinase related protein 2 and Tyrosinase related protein 1. A dysregulation of this process engenders hyperpigmentation tasks into skin IV to VI phototypes. To treat these issues effectively without side effects requires the identification of new active molecules able to regulate the eumelanin synthesis.To achieve the objective, we evaluated the inhibitory effect of 100 animals venoms, on the DOPA oxidase activity of mushroom tyrosinase. HPLC and spectrophotometric analysis alternating, we allowed us to localize the active sub-fraction containing the interest molecule. The molecular weight determination by mass spectrometry combined with the AA analysis after acid hy-drolysis identified argiotoxin-636 (ARGTX-636). It is a mixed-type inhibitor on diphenolase activity. SAR preliminary stu-dies have also been conducted. In parallel, an analytical method by HPLC / MS was developed to confirm the DHICA oxy-dase activity inhibitory effect by ARGTX-636.For the first time is reported the isolation and characterization of a novel compound extracted from a spider venom able to regulate melanogenesis process. This approach can have a major impact in the search for new active compounds in the dermo-cosmetics field.

La dépigmentation volontaire est une pratique bien connue en Afrique sub-saharienne. Elle se définit comme une pratique par laquelle une personne, de sa propre initiative, tente de diminuer la pigmentation mélanique physiologique de sa propre peau. Les utilisateurs appliquent sur le corps, généralement sans surveillance médicale, de manière soutenue et prolongée, des produits ou des mélanges chimiques composés d’actifs dépigmentants souvent d’une grande nocivité.<p>Cette pratique est documentée dans plusieurs pays d’Afrique sub-saharienne (Sénégal, Mali, Burkina Faso, Togo, Nigéria, ….), et sur d’autres continents. Face à l’absence de données chiffrées pour le Rwanda, nous avons réalisé une étude des pratiques de la dépigmentation volontaire dans la capitale du pays, Kigali. <p>Au Rwanda, certaines plantes étaient utilisées lors des grandes cérémonies comme le mariage, spécialement par les femmes et les jeunes filles, pour éclaircir la peau. Une peau claire semble en fait un critère de beauté dans certaines traditions africaines. Nous avons donc réalisé une enquête ethnobotanique auprès de 61 tradipraticiens rwandais, afin de connaître les plantes qui, avant l’arrivée de la cosmétique moderne, étaient utilisées pour « embellir » (éclaircir) la peau, afin de vérifier si ces plantes pourraient interférer avec la production de la mélanine. <p>Notre enquête nous a permis de documenter 28 espèces, dont cinq [Brillantaisia cicatricosa LINDAU; Chenopodium ugandae (Aellen) Aellen ;Dolichopentas longiflora Oliv. Protea madiensis Oliv. subsp. Madiensis et Sesamum angolense Welw.] se sont distinguées par leur pourcentage de citation par les tradipraticiens. Ces dernières ont fait objet de notre étude de laboratoire. <p>Des extraits de polarité croissante, préparés à partir de ces cinq plantes, ont été testés pour leur modulation de la mélanogénèse et de la tyrosinase (enzyme clé de la mélanogenèse) sur une série de modèles: (i) sur la tyrosinase humaine dans les extraits totaux de mélanocytes normaux; (ii) sur des mélanocytes malins en culture (pour évaluer l’effet global des extraits de plante sur la mélanogenèse); (iii) sur la tyrosinase de champignon en solution et sur chromatoplaque de silice; et enfin (iv) sur l’activité tyrosine hydroxylase de l'enzyme. <p>Deux extraits à l’acétate d’éthyle de Protea madiensis Oliv. et de Sesamum angolense Welw. ont été sélectionnés pour leur activité, respectivement inhibitrice et activatrice de la tyrosinase de champignon. Ces deux extraits ont été soumis à une série de fractionnements dans le but d’isoler et d’identifier des composés actifs. Trois composés ont été isolés de Protea madiensis (2-tridécanone, acide oléique et β-sitostérol). La 2-tridécanone et l’acide oléique ont montré une inhibition de la tyrosinase de champignon sur chromatoplaque et de la tyrosinase humaine dans les extraits cellulaires. De plus, la 2-tridécanone a montré une inhibition de l’activité tyrosine hydroxylase. Le β-sitostérol n’a pas montré d’effet sur nos modèles mais il a déjà été isolé dans d’autres études en tant qu'inhibiteur de la tyrosinase. De l’extrait à l’acétate d’éthyle de Sesamum angolense Welw. nous avons isolé l’acide ursolique qui a montré une augmentation de l’activité de la tyrosinase de champignon sur chromatoplaque.<p>L’enquête ethnobotanique nous a permis de constater que la flore rwandaise regorge de plantes aux vertus cosmétiques intéressantes; celles-ci pourraient représenter une alternative aux actifs dépigmentants connus pour leurs nombreux effets secondaires mais néanmoins largement disponibles sur le marché rwandais. <p>L’enquête réalisée dans la ville de Kigali, nous a permis de constater que 27 % de notre population d’étude sont des utilisateurs conscients de produits dépigmentants. Ce pourcentage nous semble fort élevé et des mesures devraient être prises pour la sensibilisation et la conscientisation de la population quant aux risques encourus et à l’existence de médecines traditionnelles à visée dépigmentante. Ces mesures devraient être combinées avec la recherche de composés naturels dans l'espoir d'identifier des molécules actives et faiblement toxiques, voire atoxiques. <p>L’étude de la modulation de la pigmentation par les extraits des cinq plantes sélectionnées, nous a permis de confirmer l’information reçue des tradipraticiens. Cette étude nous a également montré que ces extraits de plantes renferment des activateurs de la mélanogenèse, qui pourraient être exploités pour le bronzage recherché par les sujets de peau claire.<p>L’isolement et identification de molécules à partir des extraits de deux plantes, nous a permis de constater que notre méthode de bioguidage fonctionne correctement; des mesures de déréplications devraient cependant être prises pour éviter autant que possible de retomber sur des molécules déjà connues./<p><p><p>Voluntary depigmentation, well-known in sub-Saharan Africa, is defined as a practice by which a person, by his/her own initiative, attempts to reduce his/her skin physiological melanin pigmentation. Users apply on the body, usually without medical supervision, in a sustained and prolonged manner, depigmenting compounds, single or in mixtures.<p>This quite harmful practice is documented in several sub-Saharan African countries (Senegal, Mali, Togo, Nigeria…) and in other continents. The absence of Rwandese data prompted us to conduct a study of the practices of voluntary depigmentation in the capital, Kigali.<p>In Rwanda, some plants were used during important ceremonies like wedding (marriage) especially by women and girls to lighten their skin. Fair skin is actually considered as a beauty criterion in some African traditions.<p>We conducted an ethnobotanical survey of 61 Rwandan traditional healers to identify the plants that were used before the introduction of modern cosmetics to "beautify" (lighten) the skin in order to check wether these plants could interfere with the production of melanin.<p>Our survey allowed us to identify and collect 28 species, of which 5 were selected (retained) for their higher percentage of citation by traditional healers [Brillantaisia cicatricosa LINDAU; Chenopodium ugandae (Aellen) Aellen ;Dolichopentas longiflora Oliv. Protea madiensis Oliv. subsp. madiensis and Sesamum angolense Welw.]. These five species have been used for our laboratory study.<p><p>Extracts of increasing polarities were prepared from the five plants and tested for their ability to modulate melanogenesis and tyrosinase (the key enzyme of melanogenesis) in a series of models: (i) human tyrosinase in total extracts from normal melanocytes; (ii) malignant melanocytes in culture (in order to assess the global effect of plant extracts on melanogenesis); (iii) mushroom tyrosinase in solution and on TLC plate; and finally (iv) tyrosine hydroxylase activity of the enzyme.<p>Two ethyl acetate extracts of Protea madiensis Oliv. and of Sesamum angolense Welw have been selected according to their respective inhibitory and activating effect on mushroom tyrosinase. These two extracts were fractionated to isolate and identify active compounds. Three compounds have been isolated from Protea madiensis (2-tridecanone, oleic acid and β-sitosterol). The 2-tridecanone and the oleic acid showed an inhibition of mushroom tyrosinase on TLC and human tyrosinase in cellular extracts. In addition, 2-tridecanone showed an inhibition of the tyrosine hydroxylase activity. β-sitostérol showed no effect on our models but has been identified, in other studies, as a tyrosinase inhibitor. From the ethyl acetate extract of Sesamum angolense, we isolated ursolic acid which increases the mushroom tyrosinase activity on TLC.<p>The ethnobotanical survey allowed us to (state) notice that Rwandan flora contains plants that have interesting cosmetic properties and could be an alternative to the use of harmful depigmenting products which are sold on Rwandese markets.<p>The survey conducted in Kigali city indicates that 27 % of surveyed persons are conscious users of depigmenting products. This percentage seems very high so that measures should be taken to raise awareness about the involved risks and of the existence of traditional medicines with such depigmenting effects. These measures should be accompanied (combined) with the search for natural compounds with depigmenting effect in the hope to identify actives that would be weakly or even non toxic at all.<p>The study of the pigmentation modulation by five selected plant extracts allowed to confirm the information obtained from traditional healers. It also indicates that, apart from an inhibitory effect, some of our plant extracts also contain melanogenesis activators that could be further exploited for tanning, an aspiration of fair-skinned individuals.<p>The isolation and identification of molecules from two plants extracts led us to conclude that our “bioguidance” method performs adequately. Nevertheless, some dereplication measures should be implemented to avoid spending time on isolating already known molecules. <p><p> <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished