Caractérisation de la dermatite atopique du chien, un modèle d’étude de la maladie humaine : étude in vivo et in vitro de la barrière épidermique

Characterization of the dog atopic dermatitis as a model of the human disease : in vivo and in vitro study of the epidermal barrier

• Auteur / Autrice : Daniel Combarros Garcia
• Direction : Marie-Christine Cadiergues, Michel Simon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 20/07/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires (Toulouse ; 2021-....)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Lamartine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Christine Cadiergues, Michel Simon, Thierry Olivry, Laure Gibot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Olivry, Laure Gibot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies

Chien

Eczéma constitutionnel

Mots clés libres

Chien

Dermatologie

Modèle

Dermatite atopique

Peau

Barrière cutanée

Dog

Dermatology

Model

Atopic dermatitis

Skiin

Skin barrier

Résumé

La dermatite atopique (DA) est une maladie inflammatoire cutanée chronique et récidivante qui affecte jusqu'à 10 % des adultes et 20 % des enfants dans les pays occidentaux. Cette maladie a un fort impact négatif sur la qualité de vie des patients en raison du prurit et des infections cutanées associées. La pathogenèse est extrêmement complexe et n'est pas encore entièrement élucidée. Les défauts de barrière cutanée apparaissent comme un facteur déterminant. Ceci a été mis en évidence par la découverte que des mutations avec perte de fonction du gène codant pour la filaggrine, protéine clé dans la formation de la barrière épidermique, constituent le facteur prédisposant majeur au développement de la DA chez l'Homme. Ces défauts amènent à une perméabilité accrue de l'épiderme favorisant la pénétration de molécules environnementales dans l'organisme et la sensibilisation de l'individu. Le chien est le seul animal domestique à développer spontanément une dermatose allergique chronique avec des caractéristiques cliniques similaires à la DA humaine, telles qu'une même prévalence dans la population générale, le même type et une même localisation des lésions cutanées ainsi qu'un environnement comparable. Le chien pourrait donc constituer un modèle idéal pour étudier la DA. Cependant, la DA du chien doit être mieux caractérisée. L'objectif de ce travail était de comparer au plan moléculaire la barrière épidermique du chien sain et du chien atopique. L'étude des prélèvements de peau d'une cohorte de 11 chiens beagles de laboratoire (6 sains et 5 spontanément atopiques), a permis de montrer que la morphologie de la couche cornée et des enveloppes cornées est altérée dans la peau lésionnelle mais aussi non lésionnelle des chiens atopiques. En microscopie électronique à transmission, les cornéocytes apparaissent irréguliers, plus épais avec des espaces intercornéocytaires hétérogènes. Dans un second temps, l'étude a porté sur des biopsies cutanées d'animaux de propriétaires constituant une cohorte plus conséquente (32 chiens sains et 32 atopiques). Une diminution de l'expression de trois protéines majeures de la barrière épidermique, la filaggrine, la cornéodesmosine et la claudine-1 a été mise en évidence dans la peau atopique non lésionnelle et lésionnelle, avec une diminution spécialement importante de la filaggrine. En parallèle, un modèle 3D d'épiderme reconstruit canin (ERC), produit avec des kératinocytes primaires de chiens sains a été développé puis validé. Des ERCs ont été également produits avec des kératinocytes provenant de lésions de chiens atteints de DA. Leur niveau d'expression des protéines épidermiques était similaire à celui des ERCs sains, contrairement à ce qui a été observé in vivo. Cependant, l'ajout de cytokines inflammatoires de type Th2 dans le milieu de culture a été nécessaire pour induire la diminution d'expression de la filaggrine et de la cornéodesmosine, et des défauts de perméabilité de la barrière épidermique. De plus, la réponse des ERCs produits avec des kératinocytes sains et des kératinocytes atopiques était similaire. L'ensemble de ces résultats montre que l'expression des protéines de la barrière épidermique est altérée dans la peau des chiens atopiques. Cependant, ce défaut ne semble pas intrinsèque mais secondaire au contexte inflammatoire cutané, puisqu'il n'est reproduit in vitro que par l'ajout de cytokines Th2 dans le milieu de culture.

Atopic dermatitis (AD) is a chronic, relapsing inflammatory skin disease that affects up to 10% of adults and 20% of children in Western countries. This disease has a strong negative impact on the quality of life of patients due to pruritus and associated skin infections. The pathogenesis is extremely complex and not yet fully understood. Skin barrier defects appear to be a determining factor. This was highlighted by the discovery that loss-of-function mutations in the gene coding for filaggrin, a key protein in the formation of the epidermal barrier, constitute the major predisposing factor for the development of AD in humans. These defects lead to an increased permeability of the epidermis favoring the penetration of environmental molecules into the organism and the sensitization of the individual. The dog is the only domestic animal to spontaneously develop a chronic allergic dermatosis with clinical characteristics similar to human AD, such as the same prevalence in the general population, the same type and location of skin lesions and a comparable environment. The dog could therefore constitute an ideal model to study AD. However, dog AD needs to be better characterized. The objective of this work was to compare at the molecular level the epidermal barrier of healthy and atopic dogs. The study of skin samples from a cohort of 11 laboratory beagle dogs (6 healthy and 5 spontaneously atopic) has shown that the morphology of the stratum corneum and the horny envelopes is altered in lesional skin but also in non lesional atopic skin. In transmission electron microscopy, the corneocytes appear irregular, thicker with heterogeneous intercorneocyte spaces. Secondly, the study focused on skin biopsies from client-owned animals, constituting a larger cohort (32 healthy dogs and 32 atopic). A decrease in the expression of three major epidermal barrier proteins, filaggrin, corneodesmosin and claudin-1, has been demonstrated in non-lesional and lesional atopic skin, with an especially significant decrease in filaggrin. In parallel, a 3D model of canine reconstructed epidermis (ERC), produced with primary keratinocytes from healthy dogs, was developed and then validated. ERCs were also produced with keratinocytes from lesions of dogs with AD. Their level of expression of epidermal proteins was similar to that of healthy ERCs, contrary to what was observed in vivo. However, the addition of Th2-type inflammatory cytokines to the culture medium was necessary to induce the decrease in expression of filaggrin and corneodesmosin, and defects in the permeability of the epidermal barrier. Moreover, the response of ERCs produced with healthy keratinocytes and atopic keratinocytes was similar. All of these results show that the expression of epidermal barrier proteins is altered in the skin of atopic dogs. However, this defect does not seem intrinsic but secondary to the cutaneous inflammatory context, since it is reproduced in vitro only by the addition of Th2 cytokines in the culture medium.