Soutenance mémoire
Le domaine de la dermacosmétique
Les cosmétiques sont constitués de produits appliqués sur les parties superficielles du corps humain pour protéger, parfumer et améliorer l’image de soi. Parmi les aspects cosmétiques, la dermacosmétique attire le plus grand intérêt des scientifiques dans la recherche de produits innovants. La peau est le plus grand organe de notre corps et joue un rôle de protection des organes intérieurs contre les impacts de l’environnement. De cette manière, elle constitue une barrière protectrice qui subit de nombreuses altérations provoquées par l’influence de l’environnement sur l’humain. Comprendre la structure et le mode d’action du système de la peau permettrait de déterminer une stratégie de recherche d’ingrédients bioactifs.
La structure de la peau
La peau agit comme une barrière naturelle couvrant la surface externe du corps, protégeant les organes et minimisant la déshydratation [1], [2]. La peau se compose de trois couches : l’épiderme, le derme et l’hypoderme .
L’épiderme : C’est la partie superficielle et avasculaire dont la surface est constituée de l’épithélium squameux stratifié kératinisé. Il fonctionne comme une couche protectrice et imperméable pour le corps et il aide à réguler la température du corps. Les cellules constituées dans cette couche sont principalement des cellules de Merkel, des kératinocytes, des mélanocytes et des cellules de Langerhans .
Les kératinocytes, constituant 90 % de cette couche superficielle de la peau, synthétisent la kératine, une protéine fibreuse et insoluble dans l’eau, qui assure à la peau sa propriété d’imperméabilité et de protection extérieure. Les mélanocytes, quant à eux, sont responsables de la production de mélanines, pigments bruns foncés responsables de la coloration de la peau [4] et qui permettent sa protection face aux rayonnements ultraviolets du soleil.
Le derme : Le derme, tissu conjonctif, est séparé de l’épiderme par la jonction dermaépidermique, marquée par une structure fine, linéaire, la membrane basale. Le derme est divisé en deux parties : la partie papillaire dans laquelle se trouvent les cellules principales du derme, les fibroblastes. La fonction principale des fibroblastes est de produire, de dégrader et d’organiser les composants de la matrice extracellulaire avec laquelle, ils interagissent à travers des récepteurs membranaires de type intégrine. Avec une forte activité synthétique, les fibroblasts sécrètent de l’élastine, du collagène, de la fibrilline, de la substance fondamentale, des facteurs de croissance, des enzymes comme des collagénases et des inhibiteurs de protéases matricielles pour altérer la matrice extracellulaire (assemblage de macromolécules : collagènes, protéoglycanes, élastine et glycoprotéines de structure), la renouveler et la réorganiser [5]. Les fibres de collagène sont fondamentales à la structure de la peau. Sa dégradation signe le vieillissement cutané. Les fibres élastiques, que l’on retrouve également dans le derme, sont moins nombreuses et donnent son élasticité à la peau.
La partie réticulaire, quant à elle, contient des tissus connectifs telle que des fibres collagènes épaisses et élastiques, des fibroblastes et des nerfs qui sont responsables de la sensation ainsi que des vaisseaux sanguins et lymphatiques. Le derme contient également des follicules pileux, des glandes comme des glandes sudoripares (eccrines et apocrines) et des glandes sébacée.
L’hypoderme : il s’agit d’un tissu conjonctif lâche de même structure que le derme, mais dominé par les protéoglycanes et les fibres de collagène. De plus, il y a la présence d’élastines, de fibroblastes, macrophages et de tissu adipeux constitué d’adipocytes, [1], [2], [6]. La fonction principale de l’hypoderme est avant tout sa réserve en énergie. En effet, il assure le stockage (lipogenèse) et la libération de l’énergie sous forme de lipides (lipolyse).
En tant que couche la plus externe du corps, la peau subit souvent des effets directs provoqués par l’environnement comme l’UV, la pollution, les agents chimiques ou le stress. Dans ce contexte, l’industrie cosmétique tente d’apporter des solutions pouvant protéger du vieillissement de la peau .
Les traductions du vieillissement de la peau
On peut distinguer deux types de vieillissement : intrinsèque et extrinsèque. Le vieillissement intrinsèque est celui qui est inscrit dans nos gènes, le vieillissement extrinsèque résulte de tous les facteurs extérieurs (stress, alimentation, hygiène de vie) qui interviennent pour accélérer ses conséquences. Parmi les communications au sein de la peau, la communication entre les kératinocytes, les fibroblastes et les mélanocytes s’altèrent avec l’âge. Il y a d’autres facteurs intervenant tels que radicaux libres oxygénés qui sont des molécules très « agressives » et très réactives, responsables notamment des processus d’oxydation en général. Aussi, le vieillissement peut être visible au niveau macroscopique. Toutes sortes de défauts de la peau peuvent être observés, dont les plus fréquents sont des taches (hypo ou hyperpigmentation) ou des problèmes au niveau de la microcirculation cutanée [7].
Généralité de la sénescence
La sénescence est inévitable pour tous les organes dans le corps au cours du temps, y compris la peau. Cette procédure est le résultat d’une accumulation d’effets intrinsèques et extrinsèques.
Le vieillissement intrinsèque
Le vieillissement intrinsèque (ou la sénescence chronologique) est causé par le temps pendant lequel l’effet délétère des métalloprotéinases (enzymes protéolytiques) de la matrice cutanée (MMP-1) dégrade des fibres protéiques dermiques comme le collagène [8]. Ce type de sénescence est marqué par la réduction de prolifération dans la couche cellulaire basale située entre l’épiderme et le derme. Par conséquent, la prolifération des cellules telles que les kératinocytes, les fibroblastes, et les mélanocytes dans la peau va diminuer. De plus, dans la peau âgée, le vieillissement intrinsèque conduit à la dégénération des matrices extracellulaires ainsi que des oligosaccharides, induisant une perte significative de capacité de rétention d’eau [9].
Le vieillissement extrinsèque
Le vieillissement extrinsèque (essentiellement photo-vieillissement) est engendré par des facteurs externes de l’environnement, tels que la pollution de l’air, les rayonnements ultra-violets du soleil, le stress, le tabagisme… Parmi eux, les rayonnements UV sont l’un des plus important facteur qui contribue jusqu’à 80% du vieillissement du visage [10]. En effet, la capacité de pénétration des UVB s’arrête à l’épiderme alors que les UVA peuvent pénétrer jusqu’au derme. Cependant, l’intensité des UVA est 1000 fois inférieure à celle des UVB [11], ce qui fait des UVB la cause principale du vieillissement de la peau. Il y a alors apparition de rides profondes, et la peau devient plus sèche et fragile jusqu’à aller à l’apparition d’excroissances bénignes et malignes [12]. Le vieillissement extrinsèque a pour autre conséquence l’accroissement de capacité de certaines métalloprotéases (MMP-1 et MMP-3) à dégrader la matrice extracellulaire et à d’autres protéases comme l’élastase à initier la détérioration des composants du tissu conjonctif .
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Table des matières
Introduction générale
Références
Chapitre I: Évaluation du potentiel moléculaire du venin de frelon asiatique dans le domaine de la dermacosmétique
Table des matières
Introduction
1 Le domaine de la dermacosmétique
1.1 La structure de la peau
1.2 Les traductions du vieillissement de la peau
1.3 L’intérêt de la recherche des molécules bioactives d’origine naturelle pour l’application cosmétique
2 Potentiel moléculaire des venins du monde animal
2.1 Qu’est-ce qu’un venin ?
2.2 Ordre des Hyménoptères
2.3 Apport du venin en cosmétique
3 Le Frelon asiatique (Vespa velutina nigrithorax) et son venin
3.1 Organisation sociale du frelon asiatique
3.2 La composition du venin de frelon asiatique
Conclusion
Références
Chapitre II: Recherche des molécules bioactives issues du venin frelon asiatique : Stratégies et méthodologies
Introduction
1 Présentation schématique des deux stratégies développées dans le cadre de notre étude
2 La méthodologie d’échantillonnage et protocole
2.1 La collecte du venin brut: description des différentes méthodologies
2.2 Les Techniques de séparation et quantification des protéines de venin
2.3 Protocole mis en place pour la collecte du venin de frelon asiatique à partir de frelons congelés
3 Stratégie ciblant l’activité du venin brut ou fractionné
3.1 Criblage basé sur des allégations cosmétiques
3.2 Techniques de fractionnement du venin
3.3 Apport de la spectrométrie de masse dans l’identification et caractérisation de venin
4 Stratégie ciblant l’étude de « sourcing » (discrimination des fractions peptidiques < 10 kDa), leurs interactions Ligand/enzymes et leurs identifications
4.1 Criblage de molécules dicriminantes : Procédure de processing des données et analyse statistique (PCA, PLS-DA)
4.2 Criblage d’interactions ligands/enzymes par spectrométrie de masse ESI-QTOF-HRMS
4.3 Stratégies de caractérisation des structures primaires des peptides par spectrométrie de masse
Conclusion
Référence
Chapitre III: Mélange complexe du venin – La recherche des molécules bioactives pour l’application cosmétique
Table des matières
Introduction
1 Action potentielle du venin de frelon sur les activités enzymatiques cutanées
1.1 Evaluation de l’action inhibitrice sur l’enzyme élastase du pancréas porcin
1.2 Evaluation de l’action inhibitrice sur l’enzyme collagénase extraite de Clostridium histolyticum
1.3 Évaluation de l’action inhibitrice sur la tyrosinase de champignon
2 Activité anti-oxydante du venin brut de frelon asiatique V. velutina
2.1 Caractérisation de molécule responsable de l’activité scavenging des radicaux libres
2.2 Étude des différents mécanismes antioxydants du venin et de la sérotonine
3 Activité antimicrobienne du venin
3.1 Protocoles d’évaluation l’activité antimicrobienne
3.2 Étude sur l’activité antimicrobienne du venin Vv et de la fraction Vv < 10 kDa
3.3 Tests d’activité antimicrobienne sur les fractions F’2 à F’6 issues du venin brut
Conclusion
Références
Chapitre IV: Apport d’une approche multivariée dans l’étude de « sourcing » et caractérisation des molécules discriminantes
Table des matières
Introduction
Partie I : Étude du « sourcing » de venin de frelon asiatique : Approche peptidomique pour une investigation de variation intraspécifique et recherche de marqueurs potentiels dans le venin
1 Développement d’une méthode analytique multivariée pour comparer les profils peptidiques des différents venins
2 Influence des comportements (ouvrière prédatrice) sur la composition du venin de frelon asiatique
2.1 Échantillonnage des venins : ouvrières prédatrices et ouvrières au sein du nid
2.2 Comparaisons des profils
2.3 Effet prédateur ou non : molécules discriminantes et communes entre 2017-2018
3 Influence de la nature de la caste du frelon asiatique sur la composition du venin de frelon asiatique
3.1 Echantillonnage des venins : castes (reines, fondatrices et ouvrières) au sein du nid
3.2 Comparaisons des profils
3.3 Molécules discriminantes en 2017
Partie II : Mise en place d’une méthode de criblage d’interaction Ligand/enzymes immobilisée basée sur la spectrométrie de masse : Apport de l’approche Ion-Fading/Ion-Hunting couplée à l’ESI-MS sur le criblage de venin de frelon
4 Criblage de candidat possédant une interaction ligand/enzyme au sein des fractions peptidiques de venin de frelon
4.1 Préparation des fractions peptidiques
4.2 Mise en place de l’approche d’immobilisation des enzymes sur un support solide de billes magnétiques
Partie III : Séquençage de novo
5 Mise en place d’une approche de séquençage de novo pour une caractérisation préliminaire des peptides de venin de frelon asiatique
5.1 Preuve de concept de l’approche séquençage de novo sur les peptides de BSA digérée par logiciel PEAKS Studio et Biotools
5.2 Séquençage de novo sur les peptides du venin de V. velutina
Conclusion
Références
Conclusion générale et perspectives
Table des figures
Table des tableaux
Annexe
ANNEXE 1 : Protocoles
ANNEXE 2 : Figures et Tableaux supplémentaires
