ImoHS : Etude de l'immunomodulation de la réponse immunitaire dans l'Hidradénite suppurée et Evaluation in vitro et ex vivo d'une nouvelle stratégie thérapeutique

ImoHS : Study of the immunomodulation of the immune response in Hidradenitis Suppurativa and in vitro and ex vivo evaluation of a new therapeutic strategy

• Auteur / Autrice : Marie Lamiaux
• Direction : Nadirah Delhem, Philippe Modiano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 12/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Thérapies Assistées par Lasers et Immunothérapies pour l’Oncologie (Lille)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Liagre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rabah Boukherroub, Pierre Gosset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Hüe, Céline Frochot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules lymphoïdes innées

Peptides antimicrobiens

Kératinocytes

Cytokines

Immunomodulation

Réponse immunitaire

Photochimiothérapie

Aspect immunologique

Maladie de Verneuil

Mots clés libres

Dysbiose cutanée

Hidradenitis suppurativa

Photodynamic therapy

Inflammation

Antimicrobial peptides

Skin dysbiosis

Innate Lymphoid Cells

Résumé

L'hidradénite suppurée (HS) est une dermatose chronique, débilitante et suppurative des plis. Sa physiopathologie reste mal comprise et seule la chirurgie est curative au prix d'exérèses parfois délabrantes. Les études sont limitées du fait de l'absence de modèle animal de la maladie, de son hétérogénéité et de son caractère multifactoriel. Plusieurs études ont montré le rôle de la dysbiose cutanée dans l'inflammation chronique de la maladie pouvant être causée par une altération de sécrétion de peptides antimicrobiens (PAMs) liée au dysfonctionnement kératinocytaire. La thérapie photodynamique (PDT) a montré un rationnel dans le traitement des dermatoses inflammatoires. Cependant la faible pénétrance du PS limite l'action thérapeutique et donc sa pertinence dans l'HS due aux trajets fistuleux parfois profonds.La première partie des résultats a permis de caractériser notre modèle in vitro de lignée kératinocytaire humain immortalisé HaCaT, muté sur le gène de la Nicastrine (modèle HS), où nous observons des troubles de la différenciation kératinocytaire notamment morphologique et protéique par rapport à la lignée sauvage. Dans un second temps, nous avons évalué le sécrétome de nos milieux de culture, où nous observons la présence de cytokines pro-inflammatoires de la voie TH1 et TH17 (IL-1β, IL-17a, IL-23 et IFN-γ) ainsi qu'un défaut de sécrétion IL-10 dans notre modèle KO à l'état basal par rapport à la lignée sauvage ce qui pourrait participer au déséquilibre de la réponse inflammatoire. Par ailleurs, nous montrons un changement du profil d'expression des marqueurs de différenciation kératinocytaire, dans notre modèle in vitro d'HS, exposé à une inflammation induite (TNF-α + IL-6 + LPS), qui s'apparente à un profil de kératinocytes de la couche basale, caractérisé par une capacité proliférative élevée et une survie cellulaire prolongée. Ces propriétés pourraient être la cause de l'acanthose épidermique décrite dans l'HS qui est responsable de l'occlusion folliculaire ainsi que des cicatrices hypertrophiques caractéristiques de la maladie. Nous observons, à partir de test de blessure, que notre lignée HaCaT KO présente une meilleure capacité de cicatrisation que la lignée WT et que l'induction de la différenciation augmente cette capacité. Les caractéristiques présentaient par notre lignée HaCaT KO s'apparentent à un état d'activation kératinocytaire décrit en particulier lors du processus de cicatrisation où les kératinocytes suivent une voie de différenciation épithéliale alternative leur permettant d'acquérir des capacités de migration et de prolifération.Dans un second temps, nous avons testé l'effet de la PDT sur notre modèle in vitro. Nous observons une plus grande efficacité et sélectivité de la PDT au BdM sur notre lignée HaCaT KO par rapport à la PDT au 5-ALA. Nous avons également obtenu, en parallèle, l'autorisation du comité de protection des personnes pour la réalisation de l'étude clinique ImoHS afin de pouvoir évaluer la réponse immunitaire locale et systémique, à partir de prélèvements sanguins et d'explants cutanés issus de patients HS. Dans ce cadre, nous avons mis au point un nouveau dispositif d'illumination de PDT pour le traitement d'explants cutanés humains (modèle ex vivo). Nous avons également mis au point et validé notre stratégie d'analyse d'étude des sous-groupes des cellules lymphoïdes innées par cytométrie de flux à partir du sang de donneur sain.Le projet de thèse a permis de mieux caractériser le modèle in vitro d'HS et l'impact de la différentiation et de l'inflammation sur les HaCaT KO. Nous avons également mis en évidence l'efficacité de la PDT au BdM sur notre modèle in vitro d'HS. L'autorisation obtenue pour la mise en place de l'étude clinique ImoHS, nous permettra par son côté translationnel, de valider nos résultats obtenus sur un modèle ex vivo.

Hidradenitis suppurativa (HS) is a chronic, debilitating and suppurative dermatosis affecting the folds. Its pathophysiology remains poorly understood, and only surgery is curative, although it can cause significant tissue damage. Studies are limited by the absence of animal models of the disease, its heterogeneity and multifactorial nature. Several studies have demonstrated the role of cutaneous dysbiosis in the chronic inflammation of the disease, which may be caused by altered secretion of antimicrobial peptides (AMPs) linked to keratinocyte dysfunction. Photodynamic therapy (PDT) has been shown to be a rational treatment for inflammatory dermatoses. However, the low penetrance of the photosensitizer (PS) limits its therapeutic action and therefore its relevance in HS due to deep fistulous tracts.The first part of the results allowed us to characterize our in vitro model of the immortalized human keratinocyte line HaCaT, mutated on the Nicastrin gene (HS model), where we observe disturbances in morphological and protein keratinocyte differentiation compared with the wild-type line. Secondly, we assessed the secretome of our culture media, where we observed the presence of pro-inflammatory cytokines of the TH1 and TH17 pathways (IL-1β, IL-17a, IL-23 and IFN-γ) as well as a defect in IL-10 secretion in our KO control model compared with the wild-type line, which could be involved in the imbalance of the inflammatory response. Furthermore, we show a change in the expression profile of keratinocyte differentiation markers, in our in vitro HS model, exposed to induced inflammation (TNF-α + IL-6 + LPS), which resembles a basal layer keratinocyte profile, characterized by high proliferative capacity and prolonged cell survival. These properties could be the cause of the epidermal acanthosis described in HS, which is responsible for the follicular occlusion and hypertrophic scarring characteristic of the disease. Based on wounding tests, we have observed that our HaCaT KO line has a better wound healing capacity than the WT line, and that induction of differentiation enhances this capacity. The characteristics displayed by our HaCaT KO line are like a state of keratinocyte activation described during the healing process, where keratinocytes follow an alternative epithelial differentiation pathway enabling them to acquire migration and proliferation capacities.Secondly, we tested the effect of PDT on our in vitro model. We observed greater efficacy and selectivity of methylene blue PDT on our HaCaT KO line, compared with 5-ALA PDT. At the same time, we obtained the authorization of the French Committee for the Protection of Individuals to conduct the ImoHS clinical study, to evaluate the local and systemic immune response, using blood samples and skin explants from HS patients. In this context, we have developed a new PDT illumination device for the treatment of human skin explants (ex vivo model). We also developed and validated our analysis strategy for studying innate lymphoid cell subgroups by flow cytometry from healthy donor blood.The thesis project enabled us to better characterize the in vitro HS model and the impact of differentiation and inflammation on HaCaT KOs. We also demonstrated the efficacy of methylene blue PDT on our in vitro HS model. The authorization obtained to set up the ImoHS clinical trial will enable us, through its translational aspect, to validate our results obtained on an ex vivo model.