Exploration de l'effet de la voie de signalisation dépendante de PGI2/IP sur la cicatrisation des modèles cutanés 3D dérivés de DFU

Exploring the Effect of PGI2/IP dependent signaling pathway on wound healing of DFU-derived 3D skin models

• Auteur / Autrice : Fatima Naji
• Direction : Matthieu Roustit, Walid Rachidi, Bassam Badran, Hussein Fayyad-Kazan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, instrumentation, signal et imagerie pour la biologie, la médecine et l'environnement
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Université Libanaise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hypoxie : physiopathologie cardiovasculaire et respiratoire (Grenoble) - Université Libanaise
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Cracowski
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christelle Bonod-Bidaud, Muriel Vayssade
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Preynat-Seauve, Laure Gibot

Mots clés

Mots clés libres

Microangiopathie

Ulcères du pied diabétique

Guérison des plaies

Voie de la prostacycline (PGI2)

Migration; angiogenèse et remodelage tissulaire

Modèles de peau 3D vascularisée

Migration; angiogenesis; and tissue remodeling

Diabetic foot ulcers

Wound Healing

Vascularized 3D skin models

Microangiopathy

Prostacyclin (PGI2) pathway

Résumé

La voie de signalisation de la prostacycline ou PGI2 a été trouvée défectueuse dans les ulcères du pied diabétique (UPD) et a révélé son potentiel de guérison lorsqu'elle était administrée aux patients atteints de UPD. Pour depicter l'activité de guérison de la PGI2 dans le cas des UPD, nous évaluons l'effet du tréprostinil, un analogue de la PGI2, sur la migration cellulaire, l'angiogenèse et les phases de remodelage à l'aide de modèles cutanés 2D en culture cellulaire et de modèles cutanés 3D prévascularisés simulant les lésions des UPD. Tout d'abord, à titre de preuve de concept, nous avons généré des constructions cutanées 3D à base de fibrine bien différenciées et prévascularisées en utilisant des kératinocytes et des fibroblastes dérivés des adultes sains et primaires. Au niveau 2D, les fibroblastes prélevés sur les orteils amputés de patients atteints de UPD ont été testés pour leur activité migratoire en présence de tréprostinil, avec ou sans bloqueur du récepteur PGI2-IP, en utilisant des essais de grattage. Les résultats ont indiqué que le tréprostinil retardait significativement la migration des fibroblastes dérivés de donneurs sains de manière dependante a l concentration, en particulier lorsqu'il était appliqué à 10-5 (p<0,001), 10-6 (p=0,005) et 10-7M (p<0,001). Ce retard semble être médié par le récepteur IP à 10-7M de tréprostinil lors de l'utilisation du bloqueur IP à 10-6M (p=0,007). Pour les fibroblastes dérivés de UPD, le tréprostinil n'a montré aucun effet significatif sur la migration des cellules. Nos résultats ont été les premiers à explorer l'impact migratoire de la PGI2 sur les fibroblastes dérivés de UPD, ce qui rend nos etudes intéressantes pour détecter le défaut qui rend ces cellules insensibles à la PGI2. De plus, les explorations continues des effets migratoires et angiogéniques du tréprostinil sur les kératinocytes dérivés de UPD et les cellules endothéliales microvasculaires dermiques respectivement, aux niveaux 2D et 3D, sont actuellement en cours de traitement. Cela pourrait en fait être prometteur pour obtenir une perspective complète du rôle de la PGI2 dans la restauration de l'activité de guérison altérée dans les UPD.

Prostacyclin or pgi2 signaling pathway was found defective in diabetic foot ulcers (DFUs) and reflected its healing potential when supplemented to DFU patients. To decipher the healing activity of pgi2 in the case of DFUs, we are assessing the effect of treprostinil, a pgi2 analog, on cell migration, angiogenesis, and remodeling phases using 2D cell culture-based and 3D prevascularized wounded DFU skin-like models. First, and as a proof of concept, we have generated well-differentiated and prevascularized 3D fibrin-based skin constructs using healthy and primary adult-derived keratinocytes and fibroblasts. At the 2D level, fibroblasts extracted from DFU patients' amputated toes were tested for their migratory activity in presence of treprostinil with and without the pgi2 receptor-IP blocker using scratch wound assays. Results indicated that treprostinil was significantly delaying fibroblast migration derived from healthy donors in a concentration-dependent manner, specifically when applied in 10-5 (p<0.001),10-6 (p=0.005), and 10-7M (p<0.001). This delay seems to be mediated through the IP receptor at treprostinil10-7M when using IP-blocker at 10-6M (p=0.007). For DFU-derived fibroblasts, treprostinil didn’t report any significant effect on cells’ migration. Our results were the first to explore the pgi2 migratory impact on DFU-derived fibroblasts which makes our findings interesting to detect the defect that renders these cells irresponsive to Pgi2. Also, continued explorations of treprostinil migratory and angiogenic effects on DFU-derived keratinocytes and dermal microvascular endothelial cells respectively, at 2D and 3D levels are currently under processing. This in fact would be promising to generate a comprehensive perspective of the pgi2 role in restoring the impaired healing activity in DFUs.