Rôle des protéoglycannes à héparane sulfate des lames basales au cours du vieillissement cutané

Roles of heparan sulfate proteoglycans of basal laminae during skin ageing

• Auteur / Autrice : Morgan Dos Santos
• Direction : Patricia Rousselle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 02/11/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biologie tissulaire et d'ingénierie thérapeutique (Lyon ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Scoazec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie André-Frei, Odile Damour, Sylvianne Schnebert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François-Xavier Maquart, Jacques Treton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vieillissement

Peau

Épiderme

Membrane basale

Mots clés libres

Perlécane

Lame basale

Épiderme

Peau

Vieillissement

Perlecan

Basal laminae

Epiderm

Skin

Ageing

Résumé

Parmi les protéoglycannes à héparane sulphate (HSPGs) des lames basales, le perlécane présente un rôle majeur dans la morphogénèse de l'épiderme mais également dans la survie et la différenciation des kératinocytes. Celui‐ci régulerait ces processus en contrôlant la biodisponibilité des facteurs de croissance. Au cours de ce travail, nous avons étudié l'expression du perlécane dans la peau humaine au cours du vieillissement intrinsèque et son implication dans les défauts de l'épiderme liés à l'âge. Une analyse immunohistologique sur une cohorte de peau normale humaine provenant de donneurs allant de 22 à 73 ans, a révélé une diminution drastique du perlécane au niveau de la jonction dermo‐épidermique et des capillaires dermiques au cours de l'âge. Des études biochimiques combinées à des analyses génomiques ont pu démontrer que la diminution de l'expression du perlécane n'était pas due à une dégradation de la protéine mais à une diminution de sa régulation transcriptionnelle par les kératinocytes. Par ailleurs, la conception et la caractérisation de modèles de peaux reconstruites in vitro combinant des cellules provenant de différents âges a permis d'établir une corrélation entre le défaut de synthèse du perlécane et l'épaisseur de l'épiderme. Nous avons montré que l'addition de perlécane natif purifié dans le milieu de culture d'un modèle contenant des kératinocytes âgés a permis de restaurer l'architecture épidermique. L'ensemble de ces résultats démontre ainsi l'importance du perlécane dans l'homéostasie cutanée. Un criblage de composés a permis la sélection de molécules candidates capables de restaurer spécifiquement l'expression du perlécane dans des cultures de kératinocytes et de cellules endothéliales microvasculaires dermiques âgés. Des tests fonctionnels sur les modèles de peaux reconstruites précédemment mis au point, ont permis de démontrer leur capacité à améliorer la morphogénèse de l'épiderme en accord avec les fonctions du perlécane d'origine épithéliale. L'ensemble de nos résultats indique qu'une diminution significative de synthèse du perlécane par les kératinocytes au cours de l'âge participe à l'affinement et aux défauts de différenciation de l'épiderme observés durant le vieillissement cutané

Among basement membrane heparan sulphate proteoglycans (HSPGs), perlecan is known to be involved in epidermal formation and renewal by regulating keratinocyte survival and differentiation. HSPGs are known to be regulators of growth-factor signalling through different mechanisms. We have investigated the expression of perlecan during skin ageing and have examined whether its expression correlates with age-dependant modifications of the epidermal compartment. The immunohistochemical analysis of perlecan in a cohort of human skin samples from donors of ages ranging from 22 to 73 years revealed a strong decrease of its expression with age in good correlation with reduction of the epidermal thickness. Genomic analyses of keratinocytes isolated from these biopsies combined with further characterization of perlecan from aged donors revealed that the observed decreased expression is most likely a consequence of a reduced synthesis rather than a protein degradation or a deficient supramolecular exposure. The design and characterization of human skin models engineered with cells from donors of various ages confirmed this hypothesis and revealed that aged keratinocytes showing deficiency in perlecan production and deposit in the basement membrane, also displayed inability to form a multilayed epidermis. Addition of purified perlecan in the culture medium of these skin equivalents enhanced the epidermal thickness and restored a well-differentiated multilayed epithelium. Biological screening of a library compounds allowed the selection of candidates able to increase the expression of epithelial and endothelial-derived perlecan with high specificity. Skin engineering models mimicking ageing human skin demonstrates the capacity of one candidate to restore the perlecan functional failure in promoting epidermal renewal and morphogenesis. Our results suggest that the presence of perlecan in the skin basement membrane appears to be crucial for the maintenance of the epidermal integrity and that its decrease with age may contribute to the epidermal thinning