Les cellules souches/stromales mésenchymateuses, définitions et propriétés biologiques

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La « cicatrisation » : coiffe épidermique, inflammation

L’hémostase est suivie par ce qui pourrait s’apparenter à une cicatrisation « éclair ».
La rupture anatomique de l’hôte est suivie par la restauration rapide de la barrière épidermique prévenant ainsi toute infection, fatale si elle en est, pour l’animal meurtri.
La fermeture de la blessure à l’aide d’une prolifération précipitée des cellules épithéliales est le principal mécanisme par lequel la restauration de la barrière tégumentaire se réalise [1]. Bien que ce phénomène se produise également pour la cicatrisation des mammifères, la différence, ici, est que le réépithélialisation se fait en 24 heures.
Cette mécanique proliférative constituera la coiffe épidermique apicale (CEA) dont la structure est semblable à celle de la coiffe ectodermique retrouvée lors du développement embryonnaire des membres [1] [2] [3].
La CEA est formée de cellules épidermiques ayant proliféré et migré des berges de la blessure. Cependant, celle-ci n’a pas tout à fait la même structure histologique que l’épiderme sain en ceci qu’une membrane basale2 ne se met en place, de sorte que l’épithélium soit en rapport direct avec le tissu conjonctif sous-jacent [1] [2] [3]. Cette particularité sera impérieuse pour la suite de la régénération.
En parallèle de la réépithélialisation, se développe une inflammation consécutive à la blessure. Son rôle est de débarrasser la zone des pathogènes et des débris tissulaires. De manière surprenante, une grossière cicatrisation se développera subséquemment laissant une légère cicatrice apparente sous la coiffe épidermique (Figure 1).

De la constance rencontrée : un système immunitaire permissif

La régénération avance sur un terrain favorable, un milieu dans lequel son potentiel n’est point réfréné. Les changements qui s’opèrent durant la mécanique régénératrice pour autant devraient affoler le système immunitaire. Il est vrai qu’une dédifférenciation, lorsqu’elle a lieu, augmentée par surcroit d’une prolifération faramineuse devraient éveiller la suspicion des cellules « patrouilleuses4 ». Nonobstant, ces évènements, même soutenus, passent pour le moins inaperçus au contrôle immun.
Les animaux régénératifs possèdent en commun un système immunitaire permissif à la régénération. Nous évoquerons brièvement les systèmes immunitaires de l’hydre et de la planaire qui semblent, même s’ils remplissent formidablement leur rôle premier, archaïques en comparaison à ceux d’animaux plus complexes. Par la suite, nous prendrons en exemple, pour asseoir notre propos, les changements immunitaires qui s’opèrent lors de la métamorphose des anoures. Enfin, une déviation immunitaire sera examinée dans un contexte très particulier, la régénération du cristallin chez le triton.
La première réaction immunologique reste celle consécutive à la blessure. La lésion provoque irrémédiablement une inflammation. Les signaux de danger qui en découlent et les pathogènes qui pénètrent dans le milieu intérieur provoquent l’invasion locale des cellules de l’immunité innée. Subséquemment, la zone meurtrie se verra nettoyée de ses débris ainsi que de ses agresseurs et, sera laissée saine pour permettre la réparation de se dérouler sans encombre. Ce mécanisme s’observe à chaque fois lorsque les barrières anatomiques sont rompues et quelle que soit l’espèce animale rencontrée. L’inflammation soutenue par les cellules de l’immunité innée semble être par conséquent un processus conservé au cours l’évolution du monde animal.
Par ailleurs, l’inflammation, réponse immune due à la blessure, est impérative pour initier le processus de régénération en ceci qu’elle propose à l’hôte, les signaux de l’agression. Ces signaux seront intégrés de façon à ce que l’organisme réponde par une réparation ciblée de la barrière anatomique effondrée [11].
Les dissemblances entre les « animaux régénératifs » et les « animaux cicatrisants » ne se rencontrent que lorsque l’inflammation a été opérée. Nous le verrons plus tard dans le manuscrit, chez les mammifères ou chez les animaux favorisant la cicatrisation, l’inflammation laisse place à un autre type d’immunité (cf. chapitre II, Partie I).
A l’inverse, les animaux qui possèdent la vertu de régénérer ne substituent pas une immunité par une autre mais connaissent un programme biologiquement différent, la formation d’un blastème. La formation du blastème semble être acceptée dans les cas régénératifs mais pourrait être réprimée par une immunité compétente ; cependant, ceci ne se produit point.
Tous les métazoaires5 possèdent une immunité innée. En revanche, tous ne possèdent pas le privilège de disposer d’une seconde défense plus sophistiquée, le système immunitaire adaptatif. Ce système immunitaire circonstancié semble être antinomique de la régénération. Lorsque nous confrontons les aptitudes de réparations rencontrées dans le clade métazoaire, nous nous apercevons que les animaux dépourvus ou disposant d’un système immunitaire adaptatif sommaire se réparent sans cicatrice et que les animaux possédant un système adaptatif complexe et efficient présentent inexorablement une cicatrisation pour lutter contre une agression tissulaire [12]. Ce postulat, presque axiomatique, peut se résumer par la figure 5 suivante :
La figure précédente permet d’émettre également une autre remarque. L’hydre et les planaires ne disposant pas de système immunitaire adaptatif, ne proposent pas d’évènements de dédifférenciation cellulaires pour parvenir à la régénération. En effet, pour constituer le blastème régénérateur, ces animaux disposent de cellules souches disséminées dans l’ensemble de leur organisme [13]. Lorsque la blessure survient, les cellules souches en question migrent à l’endroit lésionnel et constituent l’ébauche pseudo-embryonnaire de laquelle les réparations finales vont s’opérer. Leurs cellules régénératrices participatives existent en chaque instant dans l’organisme, elles n’ont donc aucunement besoin d’être acceptées par le système immunitaire lors du processus de régénération.
A l’inverse, le poisson-zèbre et les amphibiens constituent leurs blastèmes par des évènements de dédifférenciation [2] [3]. En se rapportant à la figure, nous percevons qu’ils disposent d’un système adaptatif, qu’il soit simple ou plus complexe. En somme, il est légitime de penser que des tissus pseudo-embryonnaires apparus par dédifférenciation aient besoin d’une acceptation immunologique pour exister. Le secret de ces vertébrés ne réside-t-il pas dans le fait que leur système immunitaire tolère la constitution du blastème ? Plusieurs éléments peuvent nous proposer des esquisses de réponses.
D’abord, il a été montré que la régénération caudale ou que la régénération cardiaque chez le poisson-zèbre qui, toutes deux dépendant d’un blastème issu d’une dédifférenciation, sont abrogées lorsque nous inhibons pharmacologiquement les récepteurs aux glucocorticoïdes [14] [15]. Sachant que les corticoïdes sont de puissants immunosuppresseurs, alors la régénération dédifférenciation dépendante de cet être semblerait probablement fonction d’une immunosuppression ou d’une immunotolérance.
Autre argument ; chez les anoures6, la régénération est fonction de l’âge de l’animal. En effet, à l’état larvaire, les anoures sont doués de régénération. Malheureusement, cette fameuse aptitude s’avère grandement affectée voire même abandonnée après la métamorphose [16]. Cette perte réparatrice apparait coïncider avec l’apparition du système immunitaire adaptatif efficient chez l’adulte.
Dans les derniers stades développementaux, la section d’un membre chez le têtard n’engendre plus la constitution d’un blastème mais d’une sorte de « pseudo-blastème » fibroblastique dans lequel une réaction fibrotique se met finalement en place [17]. Ce phénomène laisse suggérer qu’une mécanique empêche la survenue du blastème.
En vue de clarifier le rôle de l’acquisition d’une immunité compétente dans la perte du pouvoir régénératif, les auteurs se sont appuyés sur les phénomènes du rejet de greffe. Il a été observé deux situations assez remarquables. La première est qu’une peau greffée en allogénique est bien plus rapidement rejetée chez le xénope adulte que chez le têtard [17]. En conséquence, il semblerait que les anoures adultes disposent d’une immunité acquise plus compétente que celle des larves. Ensuite, lorsqu’une peau du têtard, cryo-conservée, est greffée sur le même organisme dans son état adulte, celle-ci est activement rejetée. Ceci peut être expliqué par le fait que les cellules immunes larvaires des anoures n’expriment pas le complexe majeur d’histocompatibilité de classe I tandis que les cellules adultes, oui [18]. Finalement, l’absence d’antigène du soi, impliqué dans le phénomène de rejet, est donc retrouvée chez les têtards, qui sont des animaux doués de régénération. En d’autres mots, il en ressortirait que, un système immunitaire adaptatif, responsable des évènements de rejet tissulaire, reste contraire à la régénération en ceci que les greffes sont relativement tolérées par les têtards, pourvus de régénération, et rejetées chez l’adulte, qui se répare par cicatrisation.
De surcroît, nous savons que les urodèles régénèrent de manière plus efficace que leurs confrères, les anoures. De manière intéressante, les urodèles présentent une immunodéficience par rapport aux anoures. Bien que ces deux classes d’amphibiens possèdent un système immunitaire adaptatif, les premiers présentent des difficultés à rejeter un greffon [19]. Cette différence est expliquée par le fait que les anoures possèdent un système adaptatif assez similaire aux mammifères tandis que les urodèles ne présentent qu’une immunité humorale très modeste i.e. ne produisant que des immunoglobulines de la classe des IgM [20].
Toutes ces indications mises bout à bout enlèvent la forte présomption que le système immunitaire revête un caractère permissif à la régénération. En effet, les anoures adultes, seuls amphibiens qui ne régénèrent pas, sont ceux qui disposent du système immunitaire adaptatif le plus compétent.

La phase cicatricielle ou fibrotique

L’inflammation a été traitée, pour partie, de manière conventionnelle. Toutefois, la description précédente a pointé l’action proliférative, souvent éludée, des cytokines pro-inflammatoires. Cette action, nous le verrons plus tard, sera mise à profit dans l’élaboration d’une médecine « régénérative ».
La troisième phase de cicatrisation, qui va vous être proposée, sera traitée de manière inhabituelle. Il ne s’agira pas de décrire, de manière linéaire, la constitution du tissu de granulation et la constitution de la cicatrice mais de comprendre le rôle du système immunitaire dans la cicatrisation. Arrivé à l’orée de l’inflammation, de nombreux changements vont s’opérer ; ces changements, nous le décrirons, seront impulsés par le système immunitaire.
Il est communément reconnu qu’après la détersion de la lésion, nous assistons à la formation d’un nouveau tissu sous l’impulsion de facteurs de croissance, en particulier, sous l’impulsion du VEGF, du FGF2 et du PDGF [41]. Conséquemment, l’organisme déclenchera les mécanismes biologiques responsables du dépôt matriciel constitutif de la cicatrice. Seulement, cette théorie reste quelque peu imparfaite car elle n’explique pas comment les acteurs tissulaires perçoivent les signaux déclenchant le dépôt de matrice. En effet, il est souvent décrit que le Transforming Growth Factor bêta 1, sécrété par des macrophages de type 2, participe à l’activation des fibroblastes en myofibroblastes, acteurs pourvoyeurs de collagène I
[49]. En revanche, elle laisse sous silence la cause de l’apparition des macrophages de type 2
et du TGF-β1, cytokine anti-inflammatoire16 et pro-fibrosante.
La compréhension de cette apparition nous est inopinément venue d’équipes spécialistes des pathologies immunitaires. Il a été démontré que l’immunité responsable de la réparation est l’immunité de type Th2 [50]. Nous allons donc voir dans ce paragraphe comment l’immunité de type Th2 peut intervenir dans la formation de la cicatrice.
Suite à l’inflammation, une brèche « aseptisée » est observée. Celle-ci, comme précitée, verra la formation d’un tissu de granulation apparaitre en son centre. Le tissu de granulation peut être assimilé à un véritable tissu de régénération en ce sens qu’il est composé par la réépithélialisation de la blessure, par la présence de vaisseaux fraichement formés, d’une matrice extracellulaire jeune dont les composants rappellent la matrice extracellulaire observée chez le fœtus et enfin, par la réappropriation de la zone par les fibroblastes [51]. Si l’acte cicatriciel s’en tenait à cette apparition et qu’il ne connaissait qu’un léger réarrangement, on assisterait vraisemblablement à un linéament de régénération. Malheureusement, un tissu en souffrance, pour ainsi dire épuré, va déclencher une réponse épithéliale. Les cellules épithéliales ainsi activées vont sécréter des signaux peptiques tels que l’IL-25, L’IL-33, principalement des cytokines, qui vont orienter la réponse immunitaire vers un versant Th2 (Figure 13). En effet, les épithéliums vont stimuler de multiples composantes de l’immunité innée qui, en retour, vont répandre dans le milieu intérieur, deux cytokines immanentes à l’immunité de type Th2, l’interleukine 4 et l’interleukine 13. Sous l’action de l’IL-4, les macrophages vont commencer leur conversion phénotypique17 et présenter les récepteurs scavengers caractéristiques de leur pouvoir phagocytaire. Le processus d’efférocytose va pouvoir débuter.
L’ingestion des corps apoptotiques par les macrophages sensibilisés aux cytokines de type Th2, va finaliser leur mutation phénotypique vers le profil cicatrisant. Cet état macrophagique est, en autre, caractérisé par une sécrétion accrue de Transforming Growth Factor beta 1. Le TGF-β1 est connu, dans le processus de cicatrisation, pour son action activatrice sur les fibroblastes. Les fibroblastes ainsi stimulés, se convertiront en myofibroblastes, cellules mésenchymateuses contractiles et grandes pourvoyeuses de matrice extracellulaire. Leur rôle sera en premier lieu, de rapprocher les berges de la plaie – phénomène connu sous le terme de contraction – pour faciliter la fermeture de la brèche par les kératinocytes. En second lieu, les myofibroblastes vont sécréter des quantités abondantes de matrice extracellulaire, en particulier de collagène I. Cette mécanique est le processus de cicatrisation stricto sensu soit, précisément, une contraction de la blessure et un dépôt de matrice constitutif de la cicatrice.
Cette étape de la cicatrisation sus-décrite est bel et bien un phénomène immunologique. Par opposition à la phase inflammatoire gouvernée par des cytokines de type Th1, la phase subséquente est une « inflammation » de type Th2 en ceci que la réponse mise en place est similaire à celle observée lors de l’invasion de l’organisme par des corps étrangers de grande taille incapables de pénétrer les cellules [52]. Lors de l’infection de l’hôte par un parasite, la réponse inflammatoire est rapidement éteinte car jugée par l’organisme, inopérante. En lieu et place de l’inflammation, on retrouve l’activation d’une immunité de type Th2 par les interleukines 4 et 13. Le parasite ayant pénétré les tissus va être, au lieu d’être détruit, asphyxié par la constitution d’un granulome. Ce granulome n’est rien d’autre qu’une sorte de « cocon » fibrotique dont le but est d’enfermer le parasite et par consécution, le priver des nutriments nécessaires à sa survie. La menace devient finalement caduque.
Par analogie, ce même phénomène s’apprécie durant la cicatrisation. En effet, l’inflammation participe à la désinfection de la plaie ; en revanche, lorsque son action contrevient à la fermeture de la plaie, l’immunité de type Th2 substitue la phase inflammatoire pour combler la brèche jusqu’à obstruction complète. Dès que la brèche est emplie de matrice, il convient de conjurer le dépôt matriciel sous peine d’évoluer vers une fibrose, qui serait néfaste pour le fonctionnement du tissu ou de l’organe en question. Le rôle de la dernière phase de la cicatrisation sera donc, au vu des mécanismes précédents, l’extinction des signaux immunologiques courant à la formation de la cicatrice.

Du rôle de l’apoptose dans les phases de cicatrisation

Lorsque nous observons avec attention les processus de cicatrisation, nous nous rendons compte qu’un mécanisme biologique est régulièrement identifié. Sa rythmicité semble régulière en ceci qu’il ponctue chaque phase cicatricielle. Ce mécanisme est l’apoptose. L’apoptose pourrait paraître à première vue insignifiante ; malencontreusement, cela ferait faire fi de ses particularités (cf. chapitre I – A, paragraphe 3). La figure récapitulative de la cicatrisation proposée en Figure 17 permet de discerner la place qu’il convient d’accorder aux phénomènes apoptotiques dans la cicatrisation. Son apparition coïncide singulièrement avec un changement de phase. Cet état de chose suggère que la mort cellulaire programmée est indispensable à ce type de réparation tissulaire. Le rôle des deux évènements apoptotiques a été documenté dans les pages précédentes, il sera donc question dans ce paragraphe de pointer leur importance.
Le premier phénomène d’apoptose concerne les polynucléaires neutrophiles. En effet, ceux-ci subissent, à l’instar des autres entités biologiques, les assauts des espèces actives de l’oxygène qu’ils délivrent. Au contraire d’un dépérissement par nécrose qui, s’il avait lieu amplifierait l’inflammation, les neutrophiles entrent en apoptose. Si leur action antiseptique est suffisante en ceci que des pathogènes n’ont pu envahir durablement la zone, leur mort marque la conclusion de l’inflammation. De manière intéressante, l’apoptose conclue effectivement l’immunité de type Th1 mais de surcroît, initie l’immunité de type Th2 eu égard son effet sur les macrophages. Effectivement, lorsque un macrophage phagocyte des corps apoptotiques, il adopte un phénotype de type 2 dont la particularité dépendra de l’environnement en présence. En l’occurrence, durant le changement de phase d’une inflammation Th1 vers une inflammation Th2, le macrophage adoptera un phénotype cicatrisant. La question est de savoir quel serait le devenir cicatriciel si nous empêchons les neutrophiles d’entrer en apoptose. Les macrophages se convertiraient-ils vers un phénotype cicatrisant ? Les myofibroblastes feraient-ils leur apparition ?
Le second phénomène d’apoptose, tout juste documenté dans la littérature, est l’apoptose myofibroblastique [69]. Les myofibroblastes sont des cellules « hyperactives », artisans de la cicatrice. Ils sembleraient que leur activité intense entraine leur épuisement et conséquemment, leur mort. Ce phénomène survient dans une zone colonisée par des macrophages de type 2 parfaitement équipés pour entreprendre la « clairance » des corps apoptotiques. A la suite de l’intégration de ces signaux de mort, les macrophages pourraient mettre en place une mécanique orchestrant l’arrêt du dépôt matriciel.
L’apoptose semble un phénomène éminemment important en biologie, en partie, de par son rôle dans les processus réparateurs. Etrangement, le mythe du Phoenix ne semble pas si fantasque qu’il n’y parait ; à cet égard, une publication ayant attrait aux phénomènes apoptotiques reprend le mythe en son titre pour documenter un nouvel effet de l’apoptose dans les phénomènes de cicatrisation (cf. Chapitre I-A, paragraphe 3).
Dans ce chapitre, l’accent a été mis sur le système immunitaire. Plusieurs phénomènes ont été pointés et discutés. En premier lieu, nous avons proposé que le système immunitaire puisse gouverner les phases de la cicatrisation, de l’inflammation à la résolution. Nous avons vu par la suite, comment des processus tissulaires communiquent avec les cellules de l’immunité pouvant orienter la réponse tissulaire vers une mécanique adéquate. Aussi, je vous propose de résumer ces différentes étapes par un schéma récapitulatif suivant (page suivante) .

La lame basale

Il est d’usage de dénommer la zone d’ancrage d’un épithélium à son tissu conjonctif sous-jacent de membrane basale. Toutefois, la dénomination correcte reste la lame basale en ceci qu’en biologie, une membrane est une bicouche lipidique ; ce qui n’est pas le cas pour la « basale ».
Structure acellulaire, d’épaisseur variable (40 – 100 nm), la lame basale sert de liant entre l’épiderme sus-jacent et le derme sous-jacent, ainsi que d’ultrafiltre moléculaire passif [71]. Deux couches peuvent être observées ; une couche de faible densité, la lamina lucida et une couche opaque aux électrons, la lamina densa auxquelles il est possible d’associer une couche réticulée, la pars fibroreticularis [74].
Les principaux composants de cette jonction dermo-épidermique sont les protéoglycannes, la laminine et le collagène de type IV [71]. Attendu que le collagène de type IV est spécifique de la basale, une immunohistochimie à l’aide d’anticorps anti-collagène de type IV permet de visualiser irréfragablement la lame basale ; cette technique a l’avantage d’être utilisée lorsqu’on avance la preuve d’une régénération puisque cette dernière implique, du moins dans les temps précoces, l’absence de lame basale mature [75].
L’épiderme est ancré à la lamina densa par l’intermédiaire de protéines d’ancrages : les hémidesmosomes [74]. Le derme, lui, est relié à la lame basale par l’intermédiaire de fibres de collagène de type VII (Figure 20). Par la suite, se dirigeant vers le bas, les fibres de collagènes de type VII vont s’ancrer sur des plaques d’ancrage de collagène de type IV. Constituant un réseau, cette structure s’enchevêtre finalement aux fibres de collagènes de type I et III du derme [76].

Le derme

D’origine mésodermique, derme est le tissu conjonctif de soutien sur lequel repose l’épiderme [74]. Son épaisseur varie selon la région entre 0,6 mm et 3 mm [71]. Il contient en son sein, les annexes cutanées18 ainsi que les réseaux vasculaire et nerveux de la peau [74]. La composante cellulaire du derme est représentée en majorité par les fibroblastes, pourvoyeurs de l’ensemble de la matrice extracellulaire (collagènes et substance fondamentale), de macrophages résidents (histiocytes), lymphocytes et mastocytes [74]. La composante fibreuse est constituée de collagènes fibrillaires (collagène de type I et III) et de fibres élastiques. La répartition fibreuse permet d’identifier deux couches dermiques, un derme papillaire superficiel disposant d’une proportion élevée de collagène de type III et de fibres élastiques ainsi qu’un derme réticulaire profond fait de faisceaux denses de collagène de type I [71].
Richement vascularisé, le derme renferme deux plexus vasculaires [74]. Le réseau vasculaire nait de vaisseaux sous-cutanés qui vont former un plexus profond dans la partie interne du derme réticulaire et un plexus superficiel dans la partie supérieure du derme papillaire. Les annexes cutanées sont perfusées par des collatérales émises les deux réseaux sus-décrits [74]. Enfin, le réseau nerveux cutané est observé dans le derme et est d’ordre sensitif et végétatif [74].

L’hypoderme

L’hypoderme, ou tissu sous-cutané, est constitué d’un tissu conjonctif lâche [71]. Il présente une composante fibreuse de collagène sommaire et une composante cellulaire essentiellement représentée par les adipocytes. L’hypoderme sert d’isolant thermique ainsi que de réserve énergétique [74].

Les annexes cutanées

Les annexes cutanées sont des structures d’origine ectodermique s’invaginant, à l’exception de l’appareil unguéal, dans le derme et l’hypoderme. Participant de l’homéostasie cutanée, ces annexes sont au nombre de quatre [71] :
– les follicules pileux ;
– les glandes sébacées ;
– les glandes sudoripares ;
– les ongles.

Le follicule pileux

L’Homme se distingue des autres mammifères par sa peau nue [78]. Bien qu’il paraisse comme un singe nu19, l’homo sapiens n’en présente pas moins une densité pilaire équivalente aux autres primates [71]. La dissemblance se situe dans le fait que, à l’exception de certaines zones bien délimitées, les poils de l’Homme sont incolores et excessivement fins [71] ; d’ailleurs, par ses particularités, ils ne remplissent plus leur fonction protectrice envers les agressions physiques, chimiques et ionisantes20. Toutefois, même si la peau humaine parait glabre, les follicules pileux sont bien présents et remplissent, sans aucun doute, leur rôle biologique.
Le follicule pileux actif comprend une expansion terminale dénommée bulbe pileux, qui reçoit en sa partie inférieure une invagination de tissu conjonctif nourricier, la papille dermique [74].
Le bulbe comprend une matrice cellulaire de cellules épithéliales de laquelle nait la tige du poil et la gaine folliculaire interne (Figure 21 B).
Le follicule pileux est également constitué latéralement d’une gaine folliculaire externe, qui n’est autre que la continuité de la couche basale de l’épiderme [71]. Enfin, celui-ci est entouré d’une condensation des composants fibreux du derme, la gaine fibreuse (gaine de tissu conjonctif) sur laquelle s’insère le muscle arrecteur du poil.
A. Vue d’ensemble du follicule pileux [79]. Il est impérieux de remarquer la continuité des couches internes de l’épiderme avec la gaine folliculaire externe.
B. Schéma de la racine du follicule pileux [71]. La matière du poil dérive de la prolifération et de la différenciation des cellules épithéliales surplombant la paille dermique. (A) Cellules épithéliales à l’origine de la médullaire ; (B) Cellules épithéliales à l’origine du cortex ; (C) Cellules épithéliales à l’origine de la cuticule du poil.
La croissance du poil (ou du cheveu) est cyclique c’est-à-dire qu’ils sont remplacés durant la vie de l’individu [71]. Lors de ce phénomène, le bulbe pileux subit une atrophie puis un nouveau développement à partir de cellules immatures contenues dans la gaine folliculaire externe, au niveau de régions permanentes du follicule (renflement/bulge, isthme) [80].
De manière intéressante, ces cellules immatures participent à la réparation de l’épiderme après blessure [81]. La réépithélialisation post-lésionnelle fait appel à divers types de cellules souches folliculaires [82]. Il a été montré que pendant les phases précoces de la cicatrisation, des cellules Krt15+ participaient, selon un phénomène rapide et transitoire, à la réépithélialisation post-lésionnelle [80]. Plus tard, plusieurs études démontrèrent l’existence de nombreux autres types de cellules souches folliculaires capables de participer à la repopulation de l’épiderme après lésion [83] [84] [85]. Toutefois, leur action, à l’inverse des cellules Krt15+, s’étalait dans le temps et consistait à l’établissement sur le long terme de nouvelles cellules souches interfolliculaires21 (Figure 22).
Ces récentes découvertes sont à prendre en compte lors de l’analyse de pathologies cicatricielles. Nous pouvons citer en exemple les brûlures profondes et leurs cicatrisations problématiques. Lors de ces brûlures, la couche dermique est détruite et avec elle, les follicules pileux qu’elle contient (cf. Figure 28 p.69). La destruction des follicules, au vu des démonstrations précédentes, abolirait la réépithélialisation soutenues par les cellules souches folliculaires ; le repeuplement de l’épiderme ne se ferait plus à partir des multiples foyers folliculaires adjacents à la zone meurtrie mais uniquement à partir des cellules souches interfolliculaires des berges de la plaie. Ceci entrainerait sans doute un retard de cicatrisation22.

Les glandes sébacées

Les glandes sébacées sont appendues aux follicules pileux et sont présentes dans tout le derme à l’exception des régions véritablement glabres [71]. Elles excrètent le sébum, amalgame de lipides, par sécrétion holocrine.

Les glandes sudoripares

Au nombre de deux, elles sécrètent la sueur. Les glandes sudoripares eccrines, les plus nombreuses, sont disséminées sur l’ensemble de la peau ; les glandes sudoripares apocrines ne sont retrouvées qu’au niveau des régions axillaires, des régions péri-anale et pubienne [71].

Les ongles

Les phanères unguéaux sont des formations compactes de kératine issues des cellules épithéliales de la matrice unguéale [71].

Les singularités de la peau murine

Les téguments humain et murin sont infiniment proches. Nonobstant, il existe quelques dissemblances à souligner lorsque l’on veut s’essayer à transposer les résultats obtenus en laboratoire vers la clinique.
La première différence, impérieuse pour l’appréciation de la cicatrisation, est que les follicules pileux murins présentent une densité bien supérieure aux follicules humains (Figure 23). En d’autres mots, la place qu’occupe l’épiderme interfolliculaire chez la souris est bien moindre que chez l’Homme. Considérant que les cellules souches folliculaires participent à la réépithélialisation des plaies, la cicatrisation murine serait-elle plus rapide que celle des humains ?
La deuxième différence tient dans une composante immunitaire résidente espèce-dépendante [86]. La peau murine contient deux populations lymphoïdes absentes dans la peau humaine, les lymphocytes T γδ (derme) et les cellules lymphoïdes dendritiques (épiderme) (Figure 23). La transposition de la mécanique inflammatoire murine chez l’homme est par conséquent à effectuer avec une extrême prudence.
Il existe enfin deux autres différences d’ordre histologique entre ces deux espèces mammifères ; cependant, elle reste mineure en comparaison de celles précitées en ce qui concerne leur importance dans la cicatrisation.
La peau murine est plus fine que la peau humaine ; l’épiderme murin comporte moins de couches cellulaires ainsi qu’un derme relativement mince [86]. Enfin, les rongeurs possèdent une peau particulièrement pauvre en glandes sudoripares [87].

La cicatrice cutanée chez les mammifères

La peau est l’organe le plus exposé aux agressions extérieures. Lorsqu’elle est lésée, celle-ci se répare spontanément selon les mécanismes de cicatrisation précédemment décrits [cf. Partie I, chapitre I, sous-chapitre B]. Cependant, la réparation peut être soit parfaite, soit fibreuse selon la profondeur du traumatisme cutané subi (Figure 24).
A. Blessure détruisant l’épiderme ; la réparation finale est invicible. B. La blessure a franchi la lame basale et le derme est atteint ; une cicatrice fibreuse se forme, l’organisation tissulaire jusqu’à l’hypoderme est totalement altérée.
S : Cicatrice ; E : Epiderme ; D : Derme ; H : Hypoderme ; TASC : Tissu adipeux sous-cutané.
Si la blessure emporte une destruction tégumentaire limitée à l’épiderme, la réparation va se réaliser selon une prolifération de cellules épidermiques aux alentours, qu’elles soient interfolliculaires ou folliculaires [74] [82] [88]. Bien que la marque réparatrice définitive sera inexistante, les mécanismes régénérateurs sus-décrits ne se sont mis en œuvre [cf. Partie I, chapitre I, sous-chapitre A].
En revanche, lorsque la lame basale est détruite et que le derme est atteint, la zone meurtrie sera réparée par un paquet fibreux constitué d’une composante majoritaire de collagène de type I [74] [88] [89]. Autrement dit, la réparation conduira inévitablement à la formation d’une cicatrice fibreuse selon les phases cicatricielles décrites ; ladite cicatrice étant le résultat de la contraction et du dépôt matriciel effectués par les myofibroblastes [90] [91]. Finalement, une marque visible, tangible et indélébile sera observée macroscopiquement et histologiquement après cicatrisation [92].
Au vu des précisions précédentes, il apparait que la cicatrisation est un processus immanent du stroma conjonctif ; en effet, une destruction parenchymateuse ne sera pas suivie de la constitution d’une cicatrice mais d’un remplacement des cellules fonctionnelles perdues par les cellules adjacentes et/ou les cellules souches du tissu en question [74] [82] [88] [92] [93].
La cicatrice, quelle que soit l’espèce mammifère considérée, se forme en comparaison d’une régénération, vélocement c’est-à-dire dans la deuxième semaine du processus de cicatrisation ; en outre, la cinétique temporelle de cicatrisation entre les espèces semblent sensiblement similaires (Figure 25). Toutefois, les comparaisons temporelles peuvent s’avérer trompeuses car l’étendue des blessures générées en laboratoire est généralement de taille exceptionnelle.
Homme : Lésion traumatique au niveau de la main. Au jour 15, la cicatrice se laisse macroscopiquement observée [94].
Rat Wistar : Excision dorsale de 4 cm2 sur toute l’épaisseur cutanée. Au jour 21, la cicatrice est constituée [95].
Souris C57BL/6 : Perforation dorsale de 16 mm2 sur toute l’épaisseur cutanée. La cicatrise apparait 12 77 jours après la lésion [96].
En ce qui concerne l’histologie, le tissu cicatriciel présentera une architecture tissulaire semblable entre l’espèce murine et l’espèce humaine (Figure 26). Bien que l’architecture de la peau saine soit quelque peu différente selon l’espèce (cf. sous-chapitre A), l’organisation du tissu fibreux d’origine myoblastique après cicatrisation ne laisse discerner aucune singularité. En effet, que le tégument soit humain ou murin, la cicatrice possède un agencement dense de collagène de type I principalement, de micro-vaisseaux et de fibrocytes23 emprisonnés dans ce réseau nouvellement formés. De manière frappante et au contraire d’un derme sain, l’agencement de collagène s’ordonne selon un axe parallèle à la surface épithéliale [97].

Table des matières

La réparation dans le règne animal
I- De la réparation dans le règne animal
A- De la régénération
1- Des mécanismes de la régénération
a- L’hémostase
b- La « cicatrisation » : coiffe épidermique, inflammation
c- L’histolyse et la constitution du blastème
d- La morphogenèse
2- De la constance rencontrée : un système immunitaire permissif
3- D’un nouveau mécanisme décodé : l’apoptose
B- De la cicatrisation
1- Des mécanismes de la cicatrisation
a. L’hémostase
b. L’inflammation
c. La phase cicatricielle ou fibrotique
d. La phase de résolution ou immunosuppressive
2- D’un système immunitaire essentiel
3- Du rôle de l’apoptose dans les phases de cicatrisation
Partie II Introduction bibliographique
I- Le système tégumentaire des mammifères
A. La peau chez les mammifères
1. L’épiderme
2. La lame basale
3. Le derme
4. L’hypoderme
5. Les annexes cutanées
a. Le follicule pileux
b. Les glandes sébacées
c. Les glandes sudoripares
d. Les ongles
6. Les singularités de la peau murine
B. La cicatrice cutanée chez les mammifères
II- Des brûlures et de leur cicatrisation
A. Définition, évaluation et signes de gravités des brûlures
1. La profondeur
2. L’étendue
3. Le siège
B. La cicatrisation des brûlures : l’exemple de la cicatrisation hypertrophique
1. Définition, description macroscopique et histologique des cicatrices hypertrophiques
2. Etiologie et physiopathologie de la cicatrisation hypertrophique
3. Les traitements de la cicatrisation hypertrophique
a. La prévention de l’hypertrophie cicatricielle
b. Les traitements « curatifs » de l’hypertrophie cicatricielle
III- Les cellules souches/stromales mésenchymateuses : un traitement pour la cicatrisation ?
A- Les cellules souches/stromales mésenchymateuses, définitions et propriétés biologiques
B- Les propriétés immunomodulatrices des CSM
C- L’activité sécrétoire des CSM
D- Le choix des ASC (CSM dérivées du tissu adipeux) pour la prise en charge de la cicatrisation
IV- Le plasma froid atmosphérique : nouveau dispositif dans la lutte contre les cicatrisations anormales ?
A- Les sources de plasma en laboratoire et en clinique
1- Le plasma DBD (Dielectric Barrier Discharge)
2- Le plasma Jet
B- Les deux effets des plasmas froids atmosphériques pertinents à la médecine de la réparation
1- Le pouvoir stérilisant du plasma
2- Effets des plasmas froids sur les cellules mammifères : apoptose et autres évènements
Partie III Etudes expérimentales
I- Objectif
II- Le modèle de blessure : la brûlure du second degré profond dans un modèle murin
A. La souris Nude comme modèle animal
B. La brûlure par ébouillantement
C. Critiques du modèle Nude
1. Un système immunologique presque au complet
2. Comparaison de souris Nude et des souris C57BL/6 pour l’appréciation de la cicatrisation
3. Les souris Nude utilisées ont été ovariectomisées
III- Matériel et méthodes communs aux stratégies de médecine « régénérative » mises en oeuvre lors de ces travaux de doctora
A. Réalisation de la brûlure au deuxième degré profond
B. Histologie
C. Obtention des cellules souches/stromales mésenchymateuses du tissu adipeux
D. RT-qPCR sur tissus murins traités
E. Analyses statistiques
IV- Mécanismes d’action des cellules stromales du tissu adipeux humain dans un modèle murin de cicatrisation cutanée
A. Protocole de thérapie cellulaire
B. Effets des ASC humaines sur la cicatrisation des brûlures profondes chez la souris Nude
C. Devenir de cellules humaines dans le tissu-hôte murin
D. Etude in vitro de l’interaction des hASC avec des macrophages murins de souris Nude
1. Matériel & Méthodes
a. Obtention des macrophages
b. Stimulations cytokiniques et hormonales des macrophages
c. Co-cultures des macrophages murins avec les hASC
d. Phénotypage des cellules en cytométrie en flux
e. Evaluation de la quantité d’ARN chez les macrophages
f. Western-blot sur milieux conditionnés
g. Immunofluorescence sur culture de fibroblastes de derme
2. Les résultats
a. Les différents types de macrophages obtenus en culture
b. Co-cultures entre les macrophages stimulés IFNγ/LPS et les hASC
E. Les réponses tissulaires murines à la présence des cellules stromales mésenchymateuses du tissu adipeux humain
1. La réponse du tissu murin en fonction de la présence de cellules souches/stromales mésenchymateuses humaines
2. La réponse du tissu murin en fonction de la présence de cellules souches/stromales murines
F. Les hASC améliorent-elles la cicatrisation de brûlures profondes chez la souris Nude ?
G. Tentative de thérapie cellulaire avec les hASC après l’initiation de l’inflammation lésionnelle
1. Matériel et méthodes
2. Résultats
H. Conclusions sur l’utilisation de cellules mésenchymateuses en vue d’une amélioration de la cicatrisation
V- Plasma froid atmosphérique pour la réparation cutanée : une nouvelle étape vers la régénération mammalienne ?
A- Publication
B- Le plasma froid atmosphérique et ses effets sur la cicatrisation des brûlures profondes
1- Obtention de l’apoptose par une technique commune en laboratoire de biologie
a- Matériel et méthodes
b- Résultats
2- Le plasma froid atmosphérique, ses effets sur les cellules souches/stromales mésenchymateuses et la cicatrisation de brûlures profondes
a- Effet du plasma froid atmosphérique (steamer guidé) sur les cellules souches/stromales mésenchymateuses du tissu adipeux
b- Stratégie de médecine « régénérative » basée sur l’utilisation d’un plasma froid atmosphérique dans un modèle murin de brûlure profonde Péroraison
Annexe
De la rencontre des deux : régénération versus cicatrisation
1- Du milieu aquatique, un environnement séant à la régénération
2- De l’avantage cicatriciel pour la survie des animaux terrestres
3- De l’immunité, pivot de la réparation
Références bibliographiques

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