Le traitement des ulcères cutanés constitue un défi majeur et les options thérapeutiques efficaces demeurent limitées. Le but du présent projet était de concevoir et d’évaluer le potentiel de pansements biologiques fabriqués à partir de cellules souches extraites du tissu adipeux (CSTA) à favoriser la guérison de plaies cutanées. Des pansements faits de CSTA ou de CSTA différenciées en adipocytes ont été mis au point en utilisant la technique d’auto-assemblage développée au LOEX et évalués sur un modèle d’étude in vitro adapté pour l’étude de pansements. L’effet de ces pansements a été évalué en mesurant la progression de la réépithélialisation des plaies in vitro, en caractérisant leur sécrétome et en réalisant des analyses histologiques et immunohistochimiques. Cette recherche suggère que les CSTA différenciées en adipocytes pourraient être utilisées en complément ou alternativement aux fibroblastes dermiques pour la production de recouvrements autologues utiles dans le traitement des plaies cutanées. / Treatment of chronic wounds remains a major challenge in clinic and efficient treatment options are still limited. The goal of this project was to create and evaluate the potential of bioengineered cellular wound dressings made of adipose-derived stem/stromal cells (ASCs) for cutaneous wound healing. Dressings made of ASCs differentiated or not towards the adipogenic lineage were produced using the self-assembly approach and were evaluated using an adapted in vitro wound healing model. The effect of these dressings was assessed by measuring the progression of reepithelialisation on in vitro wounds, by characterizing dressing’s secreted products and by histological and immunohistochemical analyses. This research suggests that ASCs could be used as an alternative or a complement to dermal fibroblasts for the production of autologous dressings useful for healing of chronic wounds.

L’étude de la guérison des plaies à l’aide de substituts produits par génie tissulaire est un domaine en plein essor. Dans ces travaux, les effets de pansements biologiques produits en laboratoire à partir de cellules souches/stromales du tissu adipeux (CSTA) différenciées ou non en adipocytes ont été évalués sur des plaies cutanées in vivo. Un modèle de souris possédant un épiderme fluorescent a permis de démontrer que les plaies traitées avec les pansements biologiques guérissent plus rapidement que les plaies non traitées, et ce, de manière indépendante de la réépithélialisation. Une augmentation de la formation du tissu de granulation et une angiogenèse accrue ont également été observées dans les groupes traités. Ces résultats établissent que les substituts contenant des CSTA ou des adipocytes fonctionnels favorisent la réparation tissulaire. À terme, ces travaux pourraient mener au développement de nouvelles indications cliniques pour le traitement des ulcères cutanés. / Promotion of skin repair for acute or chronic wounds through the use of tissue-engineered products is an active field of research. This study evaluates the effects mediated by two types of tissue-engineered biological dressings containing human in vitro-differentiated adipocytes or adipose-derived stromal cells (ASCs). Re-epithelialization, granulation tissue formation and neovascularization of full-thickness cutaneous wounds were specifically assessed using a murine model featuring a fluorescent epidermis. In comparison to wounds that did not receive either type of biological dressings, treated wounds displayed significantly faster wound closure rates. Non-invasive imaging of GFP-expressing keratinocytes determined that wound closure was independent from re-epithelialization mechanisms, while histological assessments of the scar tissues showed thicker granulation tissues enriched in collagens and increased angiogenesis. Taken together, these results establish that engineered substitutes featuring adipocytes or ASCs can promote cutaneous healing when applied as temporary dressings, suggesting their relevance for chronic wound management studies.

La pollution atmosphérique ne cesse d'augmenter et ses effets sur la peau humaine, notre principale barrière face aux agressions extérieures, sont de plus en plus préoccupants. Si les études cliniques sont nombreuses et mettent en évidence un impact des polluants sur le vieillissement environnemental et sur l'aggravation des désordres cutanés, les mécanismes mis en jeu ne sont pas clairement compris. L'objectif de ce projet de thèse est donc d'évaluer l'impact des polluants atmosphériques sur la peau, en particulier sur ses propriétés de surface, grâce à des approches analytiques chimiques et physico-chimiques. Différents modèles de peau ont été utilisés afin de comprendre les phénomènes mis en jeu. Un modèle de peau non-biologique a été développé, caractérisé et utilisé pour mettre en évidence l'impact de polluants atmosphériques sur la physico-chimie de surface de la peau. Les résultats obtenus sur ce modèle pu être validés grâce à des analyses réalisées sur explants de peau humaine. Ces études ont permis de démontrer l'effet de polluants sur l'oxydation de surface de la peau, induisant une modification de son énergie de surface et une augmentation de son caractère basique, mais également une détérioration de sa fonction barrière.A partir de ce constat et afin de développer des produits efficaces pour protéger la surface de la peau, des méthodes de caractérisation du film résiduel de produits cosmétiques ont été développées pour comprendre comment ces produits interagissent avec la peau. Les travaux menés ont permis d'établir le lien entre les propriétés physico-chimiques du film résiduel de produits topiques et leurs propriétés « anti-adhésion » de particules. / Air pollution still increases and its effects on human skin, our main barrier against external aggression, are of growing concern. If clinical studies are numerous and highlight a strong impact of pollutants on environmental aging and on the aggravation of skin disorders, the mechanisms involved are not clearly identified.The objective of this thesis is to evaluate the impact of air pollutants on the skin, more specifically on its surface properties, through chemical and physico-chemical analysis. Different skin models have been used to understand the phenomena involved. A non-biological skin model has been developed, characterized, validated and used to highlight and understand the impact of pollutants on skin surface physico-chemistry. The results obtained on this model were confirmed using human living skin explants. These studies have demonstrated the effect of pollutants on the oxidation of skin surface, inducing modifications in its free surface energy and a sharp increase of its basic character, together with an alteration of its barrier function.From this conclusion and in order to develop efficient products to protect the skin surface, residual film of cosmetics was characterized to help understanding how these products interact with the skin. The work carried out made it possible to establish a link between the physicochemical properties of the residual film of cosmetic emulsions and their "anti-adhesion" particles properties.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La peau est un organe densément innervé et vascularisé. L’établissement du réseau nerveux dépend de la sécrétion de signaux diffusibles dans la peau qui instruisent à distance certains neurones de s’y arboriser. Ces signaux sont les facteurs neurotrophiques. L’établissement du réseau vasculaire dépend aussi de la présence de signaux instructifs. Notre objectif général était de mieux comprendre l’influence des signaux neurotrophiques et aussi nerveux dans le contexte cutané. Les travaux présentés dans cette thèse décrivent de nouvelles interactions paracrines. Alors que certaines de ces interactions depuis la peau vers les neurones sensoriels et certaines depuis les neurones sensoriels vers le réseau vasculaire pour la vasodilatation sont déjà établies, nous décrivons l’influence des facteurs neurotrophiques sur le réseau vasculaire et l’influence des neurones sensoriels sur la réépithélialisation. Nous avons premièrement émis l’hypothèse qu’en plus d’influencer les neurones, les facteurs neurotrophiques influencent le réseau vasculaire. Nous montrons que le NGF, le BDNF, le NT-3 et le GDNF sont tous exprimés dans l'épiderme, que le NGF et le NT-3 sont exprimés par les fibroblastes et que le BDNF est produit par les cellules endothéliales. Les cellules de Schwann, également retrouvées dans la peau, produisent du NGF, BDNF et GDNF. Nous montrons que ces peptides sont de très puissants facteurs angiogéniques en utilisant un modèle de derme endothélialisé humain reconstruit par génie tissulaire. Une augmentation de 40 à 80 % du nombre de pseudocapillaires fut observée après l'addition de 10 ng/ml de NGF, 0,1 ng/ml de BDNF, 15 ng/ml de NT-3, et 50 ng/ml de GDNF. Cet effet angiogénique dépend de la liaison aux récepteurs de facteurs neurotrophiques TrkA, TrkB, GFRa-1 et c-ret, qui sont tous exprimés par les cellules endothéliales humaines. Cet effet a été bloqué pour les récepteurs Trk par l’addition de l'inhibiteur compétitif K252a. Ensuite, nous avons dans un deuxième temps émis l’hypothèse que les neurones sensoriels influencent directement la réépithélialisation. Pour vérifier cela, nous avons développé un nouveau modèle de réépithélialisation par génie tissulaire. Il est constitué d’un équivalent épidermique troué exprimant une protéine fluorescente verte qui a été empilé sur un équivalent dermique servant de substrat pour l’épiderme qui referme alors naturellement la plaie. L’équivalent est endothélialisé et innervé ou non par les neurones sensoriels de souris. Nous avons observé que la réépithélialisation est plus rapide en présence de neurones sensoriels. Nous avons démontré que les neurones sensoriels sécrètent une petite protéine dans notre modèle, soit de la substance P, et que les kératinocytes expriment le récepteur cellulaire NK1 de la substance P. Enfin, nous montrons que la substance P contribue à augmenter la vitesse de fermeture des plaies induites par les neurones à l'aide d’un agoniste et d’un antagoniste du récepteur NK1. L'ensemble des résultats procure une meilleure compréhension de l’importance des contextes neurotrophiques et nerveux dans la peau. Nos résultats pourraient laisser présager que d’améliorer la régénération nerveuse cutanée lorsqu’elle est déficiente améliorerait aussi l’homéostasie du tissu cutané. / The skin is an organ densely innervated and vascularized. The establishment of the cutaneous nervous system depends on the secretion of neurotrophic factors by the skin. Meanwhile, the establishment of the vascular network also depends on soluble instructive cues. The work presented in this thesis describes new paracrine interactions. While interactions from skin to sensory neurons for the development of innervation and interactions from sensory neurons to blood vessel for vasodilation of the vasculature are described elsewhere, we demonstrate here the influence of neurotrophic factors on the vascular network and the influence of sensory neurons on the reepithelialization of wounds. Our overall goal was to clarify the influence of the neurotrophic and nervous contexts on the homeostasis of the skin. First, we hypothesized that in addition to their neuronal contribution, neurotrophic factors also influence the vascular network. We show that NGF, BDNF, NT-3 and GDNF are expressed in the epidermis, while NGF and NT-3 are expressed by fibroblasts and BDNF by endothelial cells. Finally, Schwann cells produce NGF, BDNF and GDNF. We show that these peptides are very potent angiogenic factors using a model of human endothelialized reconstructed dermis by tissue engineering. An increase of 40 to 80% of the number of capillary-like tubes was observed after the addition of 10 ng/ml NGF, 0.1 ng/ml of BDNF, 15 ng/ml of NT-3, and 50 ng/ml of GDNF. This angiogenic effect depends on the neurotrophic factor receptor TrkA, TrkB, GFRa-1 and c-ret that are all expressed by human endothelial cells. This effect was blocked by adding the Trk inhibitor K252a for NGF, BDNF and NT-3. Second, we hypothesized that sensory neurons directly influence reepithelialization by secreting the neuropeptide substance P. To verify this, we developed a new model of reepithelialization. It consists of a perforated epidermal equivalent expressing a green fluorescent protein stacked on a dermal equivalent that is used as a bed for reepithelialization. The reconstructed skin is endothelialized and innervated or not with sensory neurons of mouse. Sensory neurons produce substance P in the model and keratinocytes express the NK1 cell receptor for substance P. Keratinocyte migration was quantified by fluorescence. Reepithelialization was faster in presence of sensory neurons and we show that substance P contributes to this effect with agonist and antagonist of the NK1 cell receptor. The overall results provide a better understanding of the importance of the neurotrophic and sensory contexts in the skin. Thus, cutaneous innervation does not only contribute to the sensory detection. Our findings may suggest that improving nerve regeneration would improve skin long term tissue homeostasis.

Les lipides de la couche cornée, la partie externe de la peau, sont connus pour jouer un rôle très important au niveau de la perméabilité de celle-ci. Une modification des propriétés de perméabilité est observée lors de certaines maladies cutanées, dont le psoriasis. La première partie du projet consistait à la caractérisation physicochimique de substituts sains et psoriasiques produits par la méthode d'auto-assemblage. Nos résultats ont permis de montrer que les substituts psoriasiques lésionnels présentent une couche cornée plus désorganisée que les contrôles. Nous avons également posé l'hypothèse que les propriétés de la peau non-lésionnelle des patients pourraient varier selon la gravité de la pathologie. De plus, des systèmes lipidiques modèles de la couche cornée ont été étudiés pour tenter d'établir le mécanisme d'action de l'acide oléique qui facilite la pénétration de molécules à travers la peau. Nos résultats démontrent une déstabilisation des membranes par l'acide oléique.

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

Comprendre l'Esprit achoppe au Corps : la réflexion sur l'humain menée par Paul Valéry, au delà de la méthode analytique rigoureuse qu'il s'est imposé, ne peut être amputée d'une pensée de la corporalité. Précisément, de la confrontation de la pureté de l'Esprit et de la finitude du corps ancré dans la contingence du Monde jaillit une écriture de la souffrance et du manque affleurant à l'extrême de l'être, entre les limites floues d'un dedans et d'un dehors. Notre recherche tend à cerner les différentes structures scripturales du corps dans l'oeuvre de Valéry afin de révéler une « tache obscure » (ou Quatrième Corps) dans l'écart qui résiste à la transcription mais contient la clef de l'indicible. Les représentations valéryennes du corps, riches et complexes, se partagent entre une pensée organisant le corps en quatre pôles de perception (Mon-Corps, Corps de l'apparence, Corps-Machine, et Quatrième Corps) et une poétique texturisant une chair plurielle, brutalisée ou réifiée, dont les images se moulent sur une psyché prisonnière. En étudiant le mouvement entre pas et danse, le concept de la ritournelle s'impose, sur un schéma identique aux jeux d'écritures valéryens, pour comprendre les (dé)territorialisations multiples d'un corps vers le monde et vers sa profondeur. Valéry tente une cartographie ou « topologie » du corps réel et imaginaire en se référant à des outils biologiques, mathématiques (Riemann) et mythologiques (ouroboros) propices à incarner le passage de l'esprit au corps et surtout de l'ineffable zone corporelle. Enfin, l'approche phénoménologique de Husserl apporte un ultime éclairage sur les modalités d'inscription de la chair dans ses rapports intimes à autrui. / Understanding the Mind stumbles over the Body: the reflexion on the human led by Paul Valéry, beyond the strict analytical method he set for himself, cannot be severed from a thinking of corporeality. Precisely, out of the confrontation of the purity of the Mind and the finitude of the body anchored in the contingency of the World springs a writing of suffering and longing showing through the surface of the extremity of being, between the blurred limits of an inside and an outside. Our research aims to define the different scriptural structures of the body in the work of Valéry, so as to reveal a « dark stain » (or Fourth Body) in the gap that resists transcription but contains the key to the unspeakable. The Valeryan representations of the body, rich and complexe, are shared between a thinking organizing the body into four poles of perception (« Mon-Corps »,Body of appearance, Machine-Body and Fourth Body) and a poetics texturising a plural, brutalized or reified flesh whose images mold themselves around a trapped psyche. When studying the movement between step and danse, the ritornello concept imposes itself, following an outline identical to the Valeryan play on writing, to understand the multiple (de)territorializations of a body towards the world and towards its depth. Valéry attempts a mapping or « topology » of the real and imaginary body by referring to biological, mathematical (Riemann) and mythological (ouroboros) tools favourable to embodying the passage from mind to body, and especially through the ineffable bodily area. Husserl's phenomenology provides a final light on the way the flesh inscribes itself in its intimate relationship to the other.

Les réactions immunitaires de la peau sont initiées par les cellules dendritiques cutanées (dendritic cells, DCs). L'effet potentiellement sensibilisateur d'un composé peut être prédit in vitro en utilisant des monocytes humains différenciés en DCs (MonoDCs). Cependant, ces modèles simplistes restent imprécis car l'activation des DCs cutanés par les sensibilisateurs peut être déclenchée ou modulée par des interactions microenvironnementales avec de multiples types de cellules non immunitaires. Notre objectif est de développer une peau immunocompétente qui combinera des MonoDCs avec tous les éléments structurels et fonctionnels de la peau, c'est-à-dire une barrière épidermique posée sur un derme contenant une pseudo-vascularisation et des neurones nociceptifs. Une matrice de collagène a été ensemencée avec des fibroblastes et des cellules endothéliales, puis avec des précurseurs de fibres nerveuses dérivées soit de l'iPSC humaine, soit de la DRG embryonnaire murins. Enfin, nous avons introduit les MonoDC et les kératinocytes. Nous avons observé que les neurones différenciés in situ innervent l'épiderme comme observé habituellement dans la peau humaine normale. De plus, les neurones dérivées d’iPSCs, expriment neuropeptides et canaux calcique spécifiques des fibres nociceptives. Enfin, les Mono-DC intégrés au modèle restent stable pendant toute la durée nécessaire à la formation de l’épiderme et peuvent être stimulé. Le modèle sera utilisé pour prédire le potentiel irritant des composés chimiques et l'impact de l’innervation nociceptive sur l'activation des DCs. / Immune reactions in the skin are initiated by the cutaneous dendritic cells (DCs). The potential sensitizing effect of a compound can be predicted in vitro using human monocytes differentiated into DCs (Mono-DCs). However, these simplistic models remain inaccurate because the activation of cutaneous DCs by sensitizers may be triggered or modulated by microenvironmental interactions with multiple types of non-immune cells. Our goal is to develop an immunocompetent human tissue-engineered skin that will combine DCs with all structural and functional element of the skin, i.e. an epidermal barrier laid upon a dermis containing a pseudo-vascularization and nociceptive neurons. Collagen matrix was seeded with fibroblasts and endothelial cells, then with precursors of nerve fibers derived from either human iPSC or murine embryonic DRG. Finally, we introduced Mono-DCs and keratinocytes. We observed that in situ differentiated neurons grow axons towards the epidermis as usually observed in normal human skin. What's more, the neurons derive from iPSC, express neuropeptides and calcium channel as normal nociceptive fibers. Moreover, Mono-DCs settled as expected beneath the epidermis and remained sessile to stimulation for several weeks. The model will be used to predict the irritant potential of chemical compounds, and the impact of nerves on DC activation.

La peau est un « avant poste » fascinant du système immunitaire. Elle forme une barrière entre l'environnement extérieur et l’organisme. Elle est aussi le point d'entrée pour les agents pathogènes, contre lesquels le système immunitaire organise des réponses adaptatives. Les acteurs de l'immunité innée de la peau contrôlent l'invasion des pathogènes et perçoivent également des changements environnementaux physiques et chimiques directs. Plusieurs composants du système immunitaire, tels que des cellules dendritiques (DCs), les macrophages (MΦ) et les mastocytes (MCs), participent à l'éradication des pathogènes et à l'initiation des réponses mémoires adaptatives. Ce qui permet une mobilisation rapide des cellules T effectrices ainsi que la sécrétion des anticorps par les cellules B à la suite d’une seconde exposition aux agents pathogènes. Les MCs qui sont des cellules résidentes du derme, jouent un rôle déterminant dans la libération de signaux d’alertes et sont classiquement considérés comme des cellules effectrices de la réaction allergique cutanée liée à l'IgE. Plusieurs observations récentes indiquent que les MCs seraient aussi impliqués dans les processus immunorégulateurs lors de l'initiation des réponses immunitaires adaptatives, dans le maintien de la tolérance périphérique aux composants de la peau et dans la régénération de la peau au cours des processus de cicatrisation. Cependant, les interactions entre les MCs et d'autres cellules immunitaires innées et adaptatives recrutées dans des conditions inflammatoires cutanées n'ont pas été élucidées en détail. Dans ce travail, nous décrivons l'utilisation d'une nouvelle souris possédant des MCs fluorescents (RMB), dans laquelle nous avons marqué les MCs FcεRI+ avec un marqueur fluorescent rouge tomato (TdT) et avec un système d'ablation conditionnelle basé sur l'expression concurrente du récepteur de la toxine diphtérique (DTR). Avec ces souris RMB, nous avons visualisé la dynamique des MCs et nous avons suivi les interactions entre les MCs et les lymphocytes T régulateurs (Tregs) après l'activation des MCs par l'IgE, dans une réaction inflammatoire typique de l'anaphylaxie cutanée passive (PCA). Dans un second volet d’étude, nous avons évalué le rôle des MCs lors d'un modèle expérimental de la greffe de peau de l'oreille, afin de révéler leur influence dans la cinétique de rejet ou prise de greffe du transplant. Nous avons constaté que 1) l'activation et la dégranulation des MCs induites par le pontage du récepteur FcεRI via des IgE couplées à un antigène multivalent sont les seules responsables de la réaction de PCA, et induisent le recrutement de Tregs ayant une grande motilité sur le site de l'inflammation. Nous avons constaté dans ces conditions, que les MCs restent immobiles, et que les Tregs établissent des contacts dynamiques avec les MCs dans le derme. 2) En outre, nous avons mis en place un modèle pour identifier les paramètres moléculaires de l'interaction MC-Treg et avons constaté que le complexe de l'antigène avec l'IgE peut être présenté aux Tregs en association avec les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II, permettant la formation des contacts stables MC-Treg. 3) En utilisant un modèle de transplantation de la peau in vivo, nous avons montré que l'ablation conditionnelle des MCs conduit à une accélération du rejet du greffon dans le cas d'une transplantation en présence d’une disparité d’antigènes d’histocompatibilité mineurs depuis une souris mâle sur une souris femelle. Nous avons également constaté un impact inattendu de l'ablation des MCs dans la greffe de peau en l’absence de disparité antigénique d'une souris femelle sur une souris femelle, conduisant à un rejet rapide. Les MCs semblent donc être essentiels pour la cicatrisation et la régénération tissulaire après greffe. (...) / The skin is a fascinating outpost of the immune system. It performs a barrier function between the outside environment and the inner body and is also a port of entry for pathogens against which the immune system mounts adapted responses. The skin innate immune defenses control pathogen invasion and perceive also direct physical and chemical environmental changes. Several component of the immune system such as dendritic cells (DC), macrophages (MΦ) and mast cells (MC) participate in initial pathogen clearance and in initiating adaptive memory responses, allowing rapid mobilization of effector T cells and secretion of B cellderived antibodies after secondary pathogen challenge. MCs residing in the dermis exert a determinant alert function through the liberation of various factors and are classically considered as effector cells in the IgE-mediated cutaneous allergic reaction. As emerging now, MC are also involved in immunoregulatory processes during the initiation of adaptive immune responses, the maintenance of peripheral tolerance to skin components and skin regeneration during wound healing. Yet, the crosstalks between MCs and other innate and adaptive immune cells recruited during cutaneous inflammatory conditions have not been elucidated in detail. Here, we report the use of a novel Mast cell fluorescent reporter mouse (RMB), in which we tagged FcεRI+ MCs, with red fluorescence marker tomato (Tdt) and with a conditional ablation system based on concurrent diphtheria toxin receptor (DTR) expression. Using these RMB mice, we visualized MC dynamics and monitored MC interactions with regulatory T lymphocytes (Tregs) after IgE-mediated activation of MCs, in a typical passive cutaneous anaphylaxis (PCA) inflammatory reaction. Using another setting, we further assessed the role of MC during experimental ear skin grafting to reveal their potential influence in skin grafting and rejection. We found that 1) the activation and degranulation of MCs induced by FcεRI crosslinking by multivalent IgE is solely responsible for the PCA reaction and induces the recruitment of highly motile regulatory T cells (Tregs) to the site of inflammation. In these conditions, we found that MC remain sessile and Tregs establish dynamic contacts with MC in the dermis. 2) Further we set up a model system to reveal the molecular requirement for MC-Treg interaction and found that antigen complexed with IgE were able to be presented to Treg in association with major histocompatibility complex class II molecules allowing the formation of stable MC-Treg contacts. 3) Using in vivo skin transplantation model, we showed that conditional ablation of MCs leads to an acceleration of skin transplant rejection in sex-mismatched model (male skin transplant to female). We also found an unexpected impact of MC conditional ablation in sex-matched skin graft (female skin transplant to female) leading to rapid rejection, implying that MCs are essential for the wound healing reaction and the regeneration of tissue continuity after grafting. The aforementioned results point out to an important immunoregulatory role of MC beyond their classically described activator functions in inflamed tissues. The fact that MC constantly interact with Treg during inflammatory processes suggest that MCs could participate in skin homeostasis by exerting tolerogenic functions. These functions remain to be elucidated at the molecular level as presented in the discussion.

Le rejet d’allogreffe dépend de la reconnaissance d’antigènes d’histocompatibilité étrangers par le système immunitaire du receveur. En l'absence de thérapies immunosuppressives, la réaction inflammatoire éventuelle conduit à la destruction rapide du tissu transplanté. Le rôle critique joué par les lymphocytes T CD4+ dans le rejet aigu d'allogreffe est bien établi. Cependant, les contributions respectives des lymphocytes CD4+ Th1 et Th2 dans la réaction de rejet sont controversées. Alors que le rôle des cellules Th1 dans la pathogénèse du rejet est bien établi, l'hypothèse que les cellules Th2 favorisent l'acceptation de la greffe est invalide puisque ces cellules sont capables de déclencher des voies alternatives de rejet. En effet, la fonction effectrice des lymphocytes Th2 a été démontrée dans beaucoup de modèles de rejet de greffe ou de tumeur, et dans la maladie du greffon contre l'hôte. Les caractéristiques principales du rejet de type Th2 sont sa dépendance envers la production d'IL-4 et d'IL-5, le recrutement d'éosinophiles au site du rejet, et son inhibition par les lymphocytes T CD8+ alloréactifs. Les éosinophiles activés exercent leur activité cytotoxique par la libération de plusieurs molécules cytotoxiques comme l’EDN, l’ECP, la MBP et l’EPO. Ces molécules sont probablement responsables de la capacité des éosinophies à affecter la perméabilité vasculaire et à induire des dégâts tissulaires dans les organes rejetés. L'interleukine 9 (IL-9) est une cytokine produite par les lymphocytes T qui joue un rôle important dans les voies effectrices Th2. Dans la littérature, l’IL-9 est fortement associée au développement de l’éosinophilie tissulaire. Dans notre première étude, nous avons analysé le rôle joué par l'IL-9 dans le rejet d'allogreffe bm12 par des souris B6 (pour C57BL/6), un modèle dans le lequel une simple disparité au niveau de la molécule du CMH de classe II favorise une réaction inflammatoire de type Th2. Dans ce modèle, de faible alloantigénicité, les greffes cardiaques bm12 survivent presque indéfiniment dans les receveurs B6 (>60 jours). Nos expériences ont été conçues afin de savoir si l’expression de l’IL-9 au niveau de la greffe pouvait modifier la survie de greffes cardiaques exprimant les alloantigènes bm12. Nous avons ainsi montré que la production locale d’IL-9 induit le rejet des allogreffes cardiaques exprimant l’alloantigène I-Abm12 (survie <30jours). Aucun des organes transgéniques pour l’IL-9 n’a survécu plus de 30 jours alors que des greffes non transgéniques ne furent pas rejetées (>50 jours). L’analyse histologique des allogreffes cardiaques transgéniques pour l’IL-9 montre une infiltration cellulaire dense du myocarde. La composante principale de cet infiltrat est la présence de nombreux éosinophiles. Pour étudier la contribution des cytokines de type Th2, comme l’IL-4 et l’IL-5, dans le rejet des cœurs transgéniques pour l’IL-9, nous avons sélectivement bloqué ces cytokines lors du processus de rejet. Le traitement avec des anticorps neutralisant l’IL-4 bloque complètement le rejet induit par l’IL-9 et permet la survie à long terme des allogreffes cardiaques. Au point de vue de l’histologie ces greffes ne montrent ni infiltration leucocytaire ni artériopathie. Afin de déterminer si l’infiltration éosinophilique induite par l’IL-9 provient de l’activité directe de l’IL-9 ou est le résultat de la sécrétion d’IL-5, un traitement avec un anticorps anti-IL-5 a été appliqué aux receveurs d'allogreffe cardiaque. Ce traitement augmente la survie de la majorité des allogreffes et modifie de manière marquée la composition de l’infiltrat cellulaire en prévenant le recrutement des éosinophiles. De manière intéressante, les cœurs transgéniques pour l’IL-9 qui survivent indéfiniment après le traitement anti-IL-5 arborent une importante fibrose. A la différence du cœur bm12, la peau bm12 greffée sur un receveur B6 subit un rejet rapide et l'histologie des greffes rejetées révèle la présence d'infiltrats denses à éosinophiles. Notre laboratoire a montré que ce processus de rejet est dirigé par les lymphocytes T CD4+ alloréactifs et que les souris B6 déficientes pour l'IL-5 et la voie de cytotoxicité Fas/Fas-L sont incapables de rejeter des peaux bm12. Nos premiers résultats laissaient supposer un rôle pour l'IL-9 dans notre modèle de rejet de greffes en disparité des molécules du CMH de classe II: premièrement, nous avions observé la production d'IL-9 par les lymphocytes T de type Th2 alloréactifs et deuxièmement, l'ARNm d'IL-9 était fortement exprimé au niveau des allogreffes de peaux rejetées. C’est pourquoi, la survie de peaux bm12, déficientes pour la molécule Fas, greffées sur des receveurs B6 déficients pour l'IL-9 (B6.IL-9-/-) a été comparée avec celle de peaux transplantées sur des receveurs B6. Nous avons montré que, comme les souris B6 normales, les animaux B6.IL-9-/- rejettent leur greffe dans les 15 jours. Donc, contrairement à l'IL-5, l'IL-9 n'est pas essentielle pour le rejet de peau dirigé par les cellules T CD4+ de type Th2 dans notre modèle de disparité des molécules du CMH de classe II. Néanmoins, les allogreffes de peaux, dans notre modèle de disparité des molécules du CMH de classe II, contiennent moins d’éosinophiles lorsqu’elles sont rejetées par des receveurs déficients pour la synthèse d’IL-9 (IL-9-/-). En plus du modèle bm12, nous avons également observé un rôle de l’IL-9 dans un autre modèle de rejet Th2. Il a été montré par notre laboratoire que le rejet d’allogreffes cardiaques Balb/c complètement incompatibles par des souris receveuses B6.CD8-/- est caractérisé par le recrutement d’éosinophiles dans l’organe rejeté (106). Dans celui-ci, l’ARNm de l’IL-9 est présent pendant le rejet, de même que l’IL-4 et l’IL-5 et les greffes rejetées par des receveurs IL-9-/- contiennent moins d’éosinophiles par rapport à des receveurs contrôles. Les mécanismes par lesquels l’IL-9 induit le recrutement des éosinophiles ne sont pas complètement connus. L’IL-5 est considérée comme la cytokine clé pour le développement de l’éosinophilie. De plus, le rejet aigu des cœurs transgéniques pour l’IL-9 est caractérisé par une infiltration massive d'éosinophiles et est inhibé lors de la neutralisation de l'IL-5. Nous avons entrepris la seconde étude pour investiguer le lien fonctionnel entre l’IL-9 et l’IL-5 dans le rejet d’allogreffe, ce qui permettra de mieux comprendre le recrutement des éosinophiles par l’IL-9. Bien que le rejet ne soit pas inhibé par le manque d’IL-9, les allogreffes rejetées par les souris déficientes en IL-9 contiennent moins d’éosinophiles par rapport à des souris contrôles et présentent une production plus faible d’IL-5 par les cellules T alloréactives. De manière intéressante, la production optimale d’IL-5 après une stimulation allogénique requiert un récepteur à l’IL-9 (IL-9R) fonctionnel sur les cellules répondeuses. De plus, l’infiltration d’éosinophiles induite par l’IL-9 est absente dans des peaux transplantées sur des receveurs déficients pour le récepteur de l’IL-9. Finalement, la production d’IL-5 par des cellules T CD4+ stimulées par l’anti-CD3 est abolie par la neutralisation de l’IL-9. En conclusion, nous pouvons dire que l'IL-9 est capable d'induire un rejet de type Th2, caractérisé par une forte infiltration d’éosinophiles et une dépendance à l'IL-5 et à l'IL-4. Notre étude montre également que l’IL-9 peut agir directement sur les cellules T CD4+ pour induire leur capacité à sécréter de l’IL-5. Cependant, l’IL-9 n’est pas indispensable au processus de rejet Th2 et il est probable que lorsque l’IL-9 est bloquée d'autres cytokines soient capables de compenser son absence. Notre étude permet une meilleure compréhension des voies complexes du recrutement des éosinophiles.