La stimulation électrique (SE) semble favoriser la cicatrisation des plaies par ses effets sur les fibroblastes. Cependant, son interaction avec les kératinocytes n'a pas été bien établie. Le polypyrrole (PPy) en tant que biomatériau conducteur est un excellent candidat pour délivrer les SE aux cellules, ce qui devient plus évident avec le développement de la nouvelle membrane souple à base de PPy. Cependant, les faibles propriétés mécaniques limitent l'utilisation de cette membrane. La présente étude visait à améliorer la résistance mécanique de la membrane à base de PPy et étudier les comportements cellulaires et moléculaires des kératinocytes après exposition à des SE via cette nouvelle membrane PPy. Premièrement, la membrane souple à base de PPy a été renforcée par électrofilage, de manière synergique, avec des fibres de polyuréthane (PU) et de polylactide (PLLA). Des tests mécaniques ont confirmé que la résistance à la traction de la membrane a été considérablement augmentée. Ensuite, les kératinocytes ont été cultivés sur la membrane PPy renforcée, puis stimulés par des intensités électriques de 100 ou 200 mV mm⁻¹ pendant 6 ou 24 heures. Les cellules stimulées présentaient une capacité proliférative considérablement accrue. Les sécrétions d'IL-6, IL-1α, IL-8, GROα, FGF2 et VEGF-A ont également augmenté. Fait intéressant, l'SE de 24 heures a induit une « mémoire de stimulation » car les cellules stimulées ont montré une augmentation significative de formation de colonies (CFE) après 6 jours après l'exposition à la stimulation électrique. De plus, l'expression des kératines 5, 14 et 10/13 était significativement augmentée par la SE. La SE a augmenté l'expression de la phosphorylation des kinases ERK1/2. L'expression des protéines des kératinocytes de la peau humaine peut être activée par des stimulations électriques appropriées pour favoriser la cicatrisation des plaies cutanées. La membrane PPy souple renforcée peut servir de pansement conducteur pour faciliter l'exposition de la plaie à une stimulation électrique pour favoriser sa cicatrisation. / Keratinocytes as the principal skin cell type play a major role in wound closure. In the meantime, electrical stimulation (ES) has been found effective in promoting wound healing. However, the role of ES on keratinocytes has not been well established. Polypyrrole (PPy), especially the recently developed soft PPy membrane, is an electrically conductive biomaterial and a good candidate to deliver ES to cells. However, the weak mechanical strength of the soft PPy membrane has limited its practical use. The present work was to enhance the mechanical strength of this soft PPy membrane and to investigate the cellular and molecular behaviors of the keratinocytes underwent ES via this novel PPy membrane. Firstly, the soft PPy membrane was synergically reinforced with polyurethane (PU) and poly (L-lactic acid) (PLLA) fibers through electrospinning technology. Mechanical tests confirmed the significantly increased tensile strength, which rendered the originally fragile PPy membrane strong enough to stand ordinary manipulations without compromising its electrical properties. Afterwards, HaCaT keratinocytes were cultured on the PU/PLLA reinforced PPy membranes under electrical intensities of 100 and 200 mV mm⁻¹ for 6 or 24 hr. The electrically stimulated cells exhibited a considerably increased proliferative ability. Meanwhile, secretions of the IL-6, IL-1α, IL-8, GROα, FGF2 and VEGF-A increased as well. Interestingly, the 24 hr ES induced a "stimulus memory" by showing a significant rise in colony forming efficiency (CFE) 6 days post-ES. Additionally, the expressions of keratin 5, keratin 14, keratin 10 and keratin 13 were significantly modulated by ES. Finally, the phosphorylation of ERK1/2 kinases was regulated by ES. The overall results demonstrated that the proliferation, differentiation, and protein expression of human skin keratinocytes can be activated through appropriate ES to benefit skin wound healing. Moreover, the PU/PLLA reinforced soft PPy membrane may server as a conductive wound dressing to facilitate ES to wound.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/100244 |
| Date | 13 December 2023 |
| Creators | Cui, Shujun |
| Contributors | Zhang, Ze, Rouabhia, Mahmoud |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xvii, 126 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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