Etude d'un film d'extrait de gel de fibroïne/aloès sur le(s) mécanisme(s) biomoléculaire(s) lié(s) à l'activité de cicatrisation des fibroblastes

Investigation ofblended fibroin/aloe gel extract film on the biomolecular mechanism(s) relating to fibroblast wound healing activity

• Auteur / Autrice : Preeyawass Phimnuan
• Direction : Céline Viennet, Jarupa Viyoch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacie
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Université de Naresuan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions hôte-greffon-tumeur et ingénierie cellulaire et tissulaire (Besançon) - Interactions hôte-greffon-tumeur et ingénierie cellulaire et tissulaire (Besançon)
• Jury : Président / Présidente : Waraporn Putalun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Saran Worasakwutiphong, Anuphan Sittichokechaiwut, Nanteetip Limpeanchob
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Waraporn Putalun, Patricia Rousselle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pied diabétique

Fibroïne

Biofilms

Néovascularisation

Cytokines

Peau

Fibroblastes

Cicatrisation

Pansements et bandages

Aloès

Mots clés libres

Fibroïne de soie

Gel d'aloès

Ulcère du pied diabétique

Pansement

Cicatrisation

Fibroblastes

Peau

In vitro

Silk fibroin

Aloe gel

Diabetic foot ulcer

Wound dressing

Wound healing

Fibroblasts

Skin

In vitro

Résumé

Chez les patients diabétiques, le processus de cicatrisation est généralement retardé ou altéré, et l’une des complications chroniques est l'ulcère du pied diabétique. L’environnement diabétique pourrait être associé à un dysfonctionnement des fibroblastes dermiques, à une angiogenèse réduite, à la libération de cytokines pro-inflammatoires et à des caractéristiques cellulaires de sénescence. Les traitements thérapeutiques utilisant des produits naturels sont très demandés pour leur fort potentiel dans la réparation cutanée. Cette étude investigue les propriétés physicochimiques et biologiques d'un film de fibroïne/aloe irradié aux rayons gamma. Elle complète nos travaux précédents in vitro et in vivo chez le rat diabétique induit par la streptozotocine et les essais cliniques chez les patients diabétiques souffrant d'ulcère du pied. La fibroïne de soie et le gel d'aloe ont été analysés séparément pour leur teneur en protéines, leur poids moléculaire et leurs caractéristiques chimiques. Les deux extraits ont ensuite été dissous dans une solution d'acide lactique et simplement coulés pour obtenir le film, et les propriétés physicochimiques et biologiques du film préparé ont été déterminées. Nous avons constaté que l'irradiation gamma n'affecte pas l'apparence physique du film (translucidité de flexibilité et couleur jaunâtre), ni sa morphologie de surface (morphologie non poreuse), ni ses propriétés mécaniques et ses caractéristiques chimiques (présentation d'amide I, II , III, unités glucanes, cycle pyranoside et mannose). Le film stimule la prolifération cellulaire avec un passage augmenté des fibroblastes en phase S et en phase G2/M. Il accélère également la fermeture de blessure de monocouches de cellules, ce qui indique que l'activité biologique du film améliore la prolifération et la migration des fibroblastes et stimule ainsi le processus cicatriciel. Les activités biologiques cellulaires et le(s) mécanisme(s) biomoléculaire(s) ont également été étudiés en utilisant des fibroblastes dermiques normaux, dermiques diabétiques et de plaies diabétiques. La cytotoxicité, la prolifération cellulaire, le cycle cellulaire, la migration cellulaire, la sécrétion de la protéine VEGF et la voie de signalisation ERK1/2 ont été investigués. Le film stimule la prolifération et la migration cellulaires, la sécrétion de VEGF et la prévention de la sénescence cellulaire. Son mécanisme d'action est principalement lié à l'activation de la voie MAPK/ERK connue pour réguler diverses activités cellulaires dont la prolifération. Par conséquent, le film fibroïne/aloe présente des propriétés biologiques intéressantes pour accélérer la cicatrisation des plaies, et peut être considéré comme une nouvelle approche thérapeutique dans le traitement des ulcères diabétiques non cicatrisants.

In diabetic patients, the wound healing process is usually delayed or impaired. A primary chronic complication is diabetic foot ulcers. A diabetic environment could be associated with dermal fibroblast dysfunction, reduced angiogenesis, the release of pro-inflammatory cytokines, and senescence features. Alternative therapeutic treatments using natural products are highly demanded for their high potential of bioactive activity in skin repair. In this study, the physicochemical and biological properties of a gamma-irradiated blended fibroin/aloe gel extract film were investigated to support the wound healing efficacy of the prepared film. This work extends our previous studies in vitro and in vivo in the streptozotocin-induced diabetic rat and clinical trials in diabetic foot ulcer patients. In the current study, silk fibroin and aloe gel extract were separately analyzed for their protein content, molecular weight pattern, and chemical characteristics. Both extracts were then dissolved in lactic acid solution and simply cast to obtain the blended fibroin/aloe gel extract film, and the physicochemical and biological properties of the prepared film were determined. We found that gamma irradiation does not affect any physicochemical properties of the prepared film, such as physical appearance (flexibility translucence and yellowish color), surface morphology (non-porous morphology), mechanical properties, and chemical characteristics (presenting of amide I, II, III, glucan units, pyranoside ring, and mannose). The film-treated cells stimulated the proliferation by initiating a shift from G0/G1 phase to S phase and G2/M phase, which were higher than the untreated cells. The film-treated cells provided a completely healed scratch at 36hrs after wound creation, while untreated wound was not fully healed, indicating that the biological activity of the prepared film enhances the proliferation and migration of the fibroblast cells and thereby stimulates wound healing improvement in diabetic foot ulcers. The prepared film was also investigated for its beneficial effects on cell biological activities and biomolecular mechanism(s) using normal dermal, diabetic dermal, and diabetic wound fibroblasts. This study aimed to elucidate the possible MAPK/ERK signaling pathway related to the biological effects of the film on fibroblast cells. The biological activities and biomolecular mechanism(s) were determined, including cytotoxicity, cell proliferation, cell cycle, cell migration, VEGF protein secretion, and ERK1/2 signaling pathway assays. The prepared film illustrated the preferential activities to promote cell proliferation and migration, VEGF secretion, and prevention of cell senescence. Furthermore, the prepared film displayed a biological behavior with interesting properties for delayed wound healing. Its mechanism of action is mainly linked to the activation of the MAPK/ERK pathway known to regulate various cellular activities, including proliferation. Therefore, the blended fibroin/aloe gel extract film can be considered as a novel therapeutic approach in treating diabetic non-healing ulcers.