Caractérisation d'un explant de peau humaine par microscopie 3D et application à la dermo-cosmétique

Caracterisation of human skin explant by 3D microscopy and application of dermo-cosmetic

• Auteur / Autrice : Sophie Abadie
• Direction : Bernard Ducommun, Jacques Rouquette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies
• Date : Soutenance le 14/02/2018
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Technologies Avancées en sciences du Vivant (Toulouse ; 2013-2020)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie

Rayonnement ultraviolet

Peau -- Effets des rayonnements

Mots clés libres

Peau

Microscopie 3D

UVA

Skin

UVA

Microscopy

Résumé

La peau joue le rôle de barrière, participe à l'homéostasie générale de l'organisme et à la régulation de la perte d'eau trans-épidermique grâce à un échafaudage de couches de cellules. Avec le temps et l'exposition à des agressions extérieures chroniques telles que le tabac, la pollution et les UV, la peau se détériore. On parle de vieillissement cutané chronologique, extrinsèque et de photovieillissement. Le photovieillissement contribue à l'accélération du vieillissement chronologique et à l'induction de cancers cutanés. Les UVA et les UVB sont responsables de la production d'espèces réactives de l'oxygène qui sont impliquées dans la création de dommages à l'ADN et de modifications morphologiques de la peau. Afin de protéger l'organisme de ces altérations, les industriels cherchent à créer de nouveaux produits protecteurs. Pour répondre à cette problématique, il est nécessaire de développer de nouveaux outils et des modèles cutanés d'évaluation avant de tester sur volontaires ou pour éviter les tests sur animaux. Dans cet objectif, ces travaux de thèse se proposent dans un premier temps de caractériser un modèle cutané, l'explant de peau humaine, grâce à une nouvelle méthodologie d'imagerie couplant transparisation et microscopie à feuille de lumière (LSFM). Nos résultats montrent qu'il est possible d'imager des biopsies entières en 3D par sectionnement optique, rapidement et avec une bonne résolution. Il est également possible d'observer les composants majeurs de la peau et de ses annexes, pour étudier des pathologies ou les effets d'agressions extérieures comme les UV. Dans un second temps, nous avons choisi de mettre en place un modèle cutané permettant d'étudier les effets des UVA dans le photovieillissement et de tester l'effet de nouvelles molécules protectrices. Nos résultats montrent qu'une irradiation répétée d'UVA sur un explant de peau provoque l'apparition de cellules apoptotiques et des cassures de l'ADN. L'épaisseur de l'épiderme est diminuée et des immunomarquages in situ observés par LSFM montrent une modification de la localisation de deux protéines impliquées dans la différenciation tardive de l'épiderme. L'analyse de l'ultrastructure du derme montre une altération des principales fibres de la matrice extracellulaire. L'utilisation d'une protection solaire SPF30 a permis de valider la réponse du modèle à un traitement et de tester ainsi une librairie de molécules protectrices. En conclusion, Nos travaux ont permis d'observer pour la première fois la peau par LSFM et démontrer les multiples applications de cette méthodologie en dermatologie. Le modèle " explant UVA ", mimant le photovieillissement, permet d'identifier de nouveaux protecteurs solaires et actifs anti-UVA.

Skin plays the role of a barrier, contributing to the general homeostasis of the body and regulating transepidermal water loss thanks to many cell layers. Over time and with chronic external aggressions such as the tobacco, the pollution and the UV, skin deteriorates. The terms chronological, extrinsic skin aging and photoaging are used. Photoaging is involved in particular in the acceleration of chronological aging and in the induction of skin cancer. UVA and UVB are responsible for producing reactive oxygen species that are involved in DNA damages and morphological modifications of skin. To protect the body against these changes, industrials are working to create new protective products. To further this pursuit, it is necessary to develop new tools and cutaneous models before testing on volunteers or animals. To this end, this thesis first aim to characterize a cutaneous model, the human skin explant, thanks to new imaging methodology coupling clearing and light sheet fluorescence microscopy (LSFM). These results show that it was possible to observe, by optical section, entire 3D biopsies, quickly and with a good resolution. It is thus possible to visualize the major components of skin and these appendages, to study pathologies and external aggressions effect such as UV. Subsequently, we choose to create a cutaneous model making it possible to study the effects of UVA in photoaging and to test the protective effect of new molecules. These results show that repeated UVA irradiation of a skin explant cause apoptotic cells and DNA strand breaks. The thickness of the epidermis decreased and LSFM In situ immunolabeling reveal the modified location of two proteins involved in late differentiation of the epidermis. Analysis of dermis ultrastructure shows a change in the main fibers of the extracellular matrix. The use of SPF30 sunscreen allowed us to validate the model's response to treatment and to test protective molecules. In conclusion, own research has made it possible, for the first, to observe skin by LSFM and to demonstrate the many applications of this methodology in dermatology. The "UVA explant" model, miming photoaging, allows researchers to identify new sunscreens and anti-UVA actives.