Adaptation de méthodes biophysiques et biomécaniques pour l'exploration des peaux reconstruites in vitro

par Sandrine Héraud

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et tissulaire

Sous la direction de Odile Damour.

Le président du jury était Frédéric Bérard.

Le jury était composé de Hassan Zahouani.

Les rapporteurs étaient Bernard Coulomb, François Berthod.


  • Résumé

    On entend par substitut dermo-épidermique un épiderme reconstruit à la surface d'un derme équivalent composé de fibroblastes cultivés classiquement dans un biomatériau support, souvent à base de collagène poreux ou sous forme de gel. Ce support possède ses propres propriétés biomécaniques, influant sur la réponse biomécanique globale des peaux reconstruites, nous nous sommes donc intéressés à un modèle de peau reconstruite sans support, dans lequel le derme équivalent est « auto-assemblé » par les fibroblastes néosynthétisant leur propre matrice extracellulaire (MEC). Notre premier objectif a été d'optimiser et de caractériser ce modèle auto-assemblé en termes de structure, de reproductibilité et de fonctionnalité. Notre second objectif a été d'adapter aux peaux reconstruites in vitro (PR) des outils traditionnellement utilisés pour des études in vivo, pour explorer leurs propriétés biophysiques et biomécaniques. Ces outils permettent une exploration morphologique à des résolutions différentes avec l'échographie, la tomographie à cohérence optique (OCT) et la microscopie confocale à balayage et une exploration fonctionnelle des propriétés biomécaniques des PR par cutométrie. Ces données biophysiques ont ensuite été analysées par rapport aux résultats en histologie, immunohistologie et microscopie électronique à transmission. La cinétique de culture du modèle auto-assemblé sur un temps prolongé a montré la grande stabilité de l'épiderme et le remodelage continuel de la MEC avec notamment l'augmentation des fibres de collagène et d'élastine. Au temps de culture de référence sélectionné, correspondant à l'obtention de la différenciation terminale de l'épiderme, nous avons démontré la reproductibilité des épaisseurs de l'épiderme et du derme en histologie et en OCT, de la maturité de l'épiderme et de la jonction dermo-épidermique et de l'expression dermique de l'élastine colocalisée avec la fibrilline. Sur le plan fonctionnel, nous avons démontré la fonction barrière de l'épiderme via l'imperméabilité du stratum corneum et des jonctions serrées

  • Titre traduit

    Adaptation of biophysical and biomechanical methods for in vitro skin equivalent exploration


  • Résumé

    A skin equivalent consist of a epidermis reconstructed on the top of a dermis equivalent classically composed of fibroblasts cultured into a biomaterial scaffold which is often a collagen gel or sponge. This scaffold hold its own mechanical properties, influencing the global skin equivalent biomechanical response, so we choose to develop a scaffold-free skin equivalent (SFSE), based on the ability of fibroblasts to synthezise their own extracellular matrix. Our first objective was to optimize and characterize the structure, the reproducibility and functionality of this scaffold-free model. Our second goal was to adapt biophysical and biomechanical tools classically used for in vivo evaluation to in vitro skin equivalents. Their morphology was explored with different resolutions using echography, optical coherence tomography (OCT) and laser scanning microscopy whereas biomechanical functionality was evaluate by a suction test, the cutometry. This biophysical data were compared to more classical histological, immununohistological and transmission electronic microscopy results. The long-term culture of the scaffold-free model showed the good stability of epidermis and the continuous remodelling of MEC with notably an increase of collagen and elastin fibers. We selected a reference culture time, corresponding to the complete terminal differentiation of epidermis. At this culture time, we showed the epidermis and dermis thickness reproducibity in histology and OCT, the constant epidermis and dermo-epidermal junction maturity and the dermal expression of elastin, colocalized with fibrillin. The barrier function of epidermis was also demonstrated via stratum corneum and tight junctions impermeability

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