Le génie tissulaire par auto-assemblage dans le recouvrement au long terme des plaies

Le génie tissulaire par auto-assemblage dans le recouvrement au long terme des plaies

LE DERME 

Le derme est un tissu conjonctif dense, c’est-à-dire qu’il contient très peu de substance fondamentale par rapport à un tissu conjonctif dit lâche. Il est responsable de la souplesse, de l’élasticité et de l’hydratation de la peau et sert de support nourricier à l’épiderme. Il joue également un rôle primordial dans la thermorégulation et la cicatrisation. Ce dernier est classiquement composé d’une faible quantité de cellules laissant une large place à la matrice extracellulaire, composé d’un réseau de fibres de collagène et élastiques, entouré d’une substance fondamentale de glycoprotéines (fibronectine, laminine), de glycoaminoglycanes (dont l’acide hyaluronique) et de protéoglycanes.

D’un point de vue quantitatif, le contenu dermique est représenté à environ 65 % d’eau, de 30 % de protéines et à 5 % cellulaire (Silver F. H. et al., 1992). Plus précisément, la partie protéique est constituée à 27.5 % de fibres de collagènes (Silver F. H. et al., 1992) et à environ 2 à 4 % de fibres élastiques (Fung Yuan-Cheng, 1993). Bien que les fibres de collagènes constituent moins du tiers du contenu dermique, ils représentent tout de même 70 % du volume de ce dernier (Silver F. H. et al., 2001; Vitellaro-Zuccarello L. et al., 1994) ce qui est équivalent à 75 % du poids sec de la peau.

Plus spécifiquement, la matrice extracellulaire dermique est composée :

 De fibres de collagène qui auront pour rôle principal de façonner la structure tridimensionnelle de la peau et d’être résistantes à la tension. Les principaux types de collagènes retrouvés sont les types I, III, IV, V, VI, VII. Bien qu’il existe quatorze types de collagènes différents, les types I et III sont les plus représentés dans la peau humaine, à des taux atteignant respectivement 80-85 % et 15-20 %.

 D’un réseau élastique qui confère la résilience et comprend trois sortes de fibres, caractérisées par la quantité de protéines d’élastine (substance amorphe) associée à son réseau de microfibrilles : (1) les fibres oxytalanes, dans le derme papillaire, exclusivement constituées de microfibrilles tubulaires, elles forment de fines arborisations perpendiculaires à la jonction dermo-épidermique, (2) les fibres d’élaunines, immatures et contenant peu de substance amorphe, elles forment un plexus sous-papillaire parallèle à la jonction dermoépidermique au niveau de la jonction entre le derme papillaire et le derme réticulaire. Elles sont anastomosées avec les fibres oxytalanes et les fibres élastiques matures, leur diamètre est de l’ordre de 0.7-1 µm pour des longueurs de 20-150 µm (Frances C. et al., 1990) et (3) les fibres élastiques proprement dites, matures, situées dans le derme réticulaire, elles contiennent beaucoup de substance amorphe (90 % de la fibre), leurs diamètres s’élèvent à 2-5µm pour une longueur moyenne avoisinant 140 µm (Frances C. et al., 1990).

 De glycoprotéines de structure, dont les principales sont la fibronectine, une glycoprotéine dimérique impliquée dans la cicatrisation, la migration et l’adhésion cellulaire, et la fibrilline. Ces protéines sont composées de longues chaînes polypeptidiques interagissant avec les composants de la matrice extracellulaire, tels que les collagènes, les protéoglycanes, et les intégrines.

 De protéoglycanes et glycosaminoglycanes qui sont des molécules très hygroscopiques et qui forment la substance fondamentale. Ces molécules permettent au derme de résister aux forces de compression.

Le derme peut être divisé en deux régions distinctes : le derme papillaire et le derme réticulaire. Toutefois, cette distinction histologique clairement visible par le marquage des fibres élastiques sur un tissu natif ne peut l’être en reconstruction cutanée lorsque ce réseau est absent. Histologiquement, nous devrions retrouver :

 Un derme papillaire ou superficiel de faible épaisseur (entre 20 et 50 µm) qui est en contact direct avec l’épiderme. Ce tissu lâche est constitué de fibres de collagène, de fibres oxytalanes et est traversé par un riche réseau sanguin, lymphatique et nerveux. Il est le siège des échanges métaboliques et nutritifs avec l’épiderme.

 Un derme réticulaire ou profond représente la majeure partie du derme (4/5ème de l’épaisseur totale du derme). Il est composé de fibres élastiques et de collagènes disposés parallèlement à la surface de la peau formant un réseau qui se densifie en profondeur. Il assure une fonction de soutien et est responsable des qualités mécaniques de la peau.

Les fibroblastes sont les principales cellules du derme. Ils sont responsables de la biosynthèse et de la dégradation de la matrice extracellulaire et représentent une population hétérogène selon leur localisation. Ils s’attachent à la matrice collagénique directement par des intégrines membranaires ou par l’intermédiaire de fibronectine selon le type de collagène. Typiquement, ils sont allongés, bipolaires, à noyau central, présentant de nombreux prolongements cytoplasmiques dont leur taille augmente avec la profondeur de la localisation dermique. On peut définir trois sous-populations de fibroblastes :
(1) les fibroblastes du derme réticulaire
(2) les fibroblastes du derme papillaire
(3) les fibroblastes associés aux follicules pileux. Enfin, les fibroblastes participent également à la régulation par voie paracrine de la prolifération et de la différenciation des kératinocytes par la synthèse de facteurs solubles tels que des cytokines et des facteurs de croissance.

Table des matières

Résumé
Abstract
Liste des illustrations
Liste des abréviations et des symboles
Remerciements
Avant-propos
Contributions
Chapitre 1 : Introduction
1.1. Le génie tissulaire dans la reconstruction cutanée
1.2. Le génie tissulaire et la clinique
1.2.1 Le système immunitaire
1.2.1.1 Le complexe majeur d’histocompatibilité
1.2.1.1 La réponse immunitaire
1.2.1.2 Les différents types de transplantation
1.2.1.3 Les aspects du rejet de greffe
1.2.1.4 Les types de rejet
1.2.2 La transplantation et la tolérance immunologique
1.2.2.1 Les immunosuppresseurs
1.2.2.2 La tolérance immunitaire
1.3 La biodisponibilité et les techniques de production des substituts cutanés
1.3.1 L’approche dite « Top-Down »
1.3.1.1 Le modèle de gel de collagène
1.3.1.2 Le modèle d’éponge
1.3.1.3 Le modèle de polymères biosynthétiques
1.3.1.4 Les dermes décellularisés
1.3.2 L’approche dite « Bottom-up »
1.3.2.1 Le modèle par auto-assemblage
1.3.2.2 Le modèle par bio-impression
1.3.3 Les propriétés mécaniques de la peau
1.3.3.1 La déformation non-linéaire
1.3.3.2 La viscoélasticité
1.3.3.3 La pré-tension et l’anisotropie
1.3.3.4 L’hétérogénéité ultrastructurale des propriétés mécaniques de la peau
1.3.4 Les substituts cutanés : application clinique et modèle d’étude pour la recherche et développement (R&D)
1.3.4.1 Les substituts dermiques pour le soin clinique
1.3.4.3 Les substituts épidermiques pour le soin clinique
1.3.4.4 Les substituts cutanés bilamellaires pour le soin clinique
1.3.4.5 Les modèles pour la recherche (translation clinique, pharmaceutique ou cosmétique)
1.4 Le LOEX et les peaux reconstruites par auto-assemblage (l’approche dite « Bottom-up »)
1.4.1 L’épiderme simple (kératinocyte)
1.4.2 L’épiderme pigmenté (kératinocytes + mélanocytes)
1.4.3 La jonction dermo-épidermique
1.4.4 Le derme
1.5 La pertinence et les objectifs du projet de recherche
1.5.1 Le besoin clinique
1.5.2 Le temps de production
1.5.3 La pigmentation
1.5.4 Les propriétés mécaniques
Chapitre 2 : Le génie tissulaire par auto-assemblage dans le recouvrement au long terme des plaies
2.1 Résumé en français
2.2 Article
2.2.1 Résumé (anglais)
2.2.2 Introduction
2.2.3 Résultats
2.2.4 Discussion
2.2.5 Matériels et méthodes
2.2.6 Matériels et méthodes supplémentaires
2.2.7 Remerciements
2.2.8 Références
Chapitre 3 : Mélanocyte et pigmentation, une part importante de notre identité et de notre survie
3.1 Résumé en français
3.2 Article
3.2.1 Résumé (anglais)
3.2.2 Introduction
3.2.3 Matériel et méthodes
3.2.4 Résultats
3.2.5 Discussion
3.2.6 Conclusion
3.2.7 Remerciements
3.2.8 Références
Chapitre 4 : Substituts cutanés reconstruits par génie tissulaire, un outil pour l’étude de l’élastogenèse
4.1 Résumé en français
4.2 Article
4.2.1 Résumé (anglais)
4.2.2 Introduction
4.2.3 Matériel et méthodes
4.2.4 Résultats
4.2.5 Discussion
4.2.6 Conclusion
4.2.7 Remerciements
4.2.8 Références
Chapitre 5 : Discussion et Conclusions
5.1. L’immunité et la biodisponibilité de tissus reconstruits par auto-assemblage
5.2. La pigmentation : Esthétique et protection
5.3. Propriétés mécaniques et impact sur la reconstruction tissulaire
5.4. Conclusions
Bibliographie (Chapitres 1 et 5)
Annexe 1 : Biocompatibility and Functionality of a Tissue-Engineered Living Corneal Stroma Transplanted in the Feline Eye
A1.1 Résumé en français
A1.2 Résumé en anglais

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