Étude du sulfure d’hydrogène sur les fonctions immunitaires des kératinocytes : implication physiopathologique dans le contexte de la brûlure - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Study of hydrogen sulfide on keratinocytes immune functions : physiopathological involvement in the burn context

Étude du sulfure d’hydrogène sur les fonctions immunitaires des kératinocytes : implication physiopathologique dans le contexte de la brûlure

Résumé

Sulfur-rich thermal waters have been used for centuries in the treatment of inflammatory dermatological pathologies (psoriasis, atopic dermatitis, ulcer). H2S is therefore an interesting therapeutic target. However, the molecular and cellular effects exerted by H2S on skin cells are not all known, whether in physiological conditions or during skin pathologies. In this context, our objectives were in parallel: i) to determine the pathways of action of H2S on human primary keratinocytes using systemic biology tools followed by a targeted approach on key processes linked to cutaneous inflammation and ii) to evaluate the impact of H2S on wound healing in a 2nd degree burn model on human skin explants. We were thus able to establish that H2S exerts a complex set of biological effects on keratinocytes: i) antiproliferative effects, ii) antioxidant effects (stimulation of SOD2 production), iii) pro-inflammatory effects (stimulation of expression caspase-1, stimulation of production of pro-IL-1β, IL-1β, IL-8, CXCL2, and IL-18). In parallel, we set up an ex vivo model of 2nd degree burn on human skin explants. The objectives of this model were as follows: i) to propose an alternative to animal models which are subjected to criticisms for ethical reasons, ii) to set up a new burn model performed on human skin explants, iii) to verify and extend the results obtained on pure cultures of human keratinocytes. In order to best mimic physiological conditions, skin explants were cultured at the air/liquid interface and submitted to a mechanical tension. Our model of burn on skin explants was then characterized in order to verify its interest for the evaluation of new treatments. This model makes it possible to observe the first stages of healing: wound closure, proliferation of keratinocytes leading to reepithelialization, tissue remodeling. This model allowed us to test the application of H2S, integrated in a hydrogel of poloxamers, on burn healing. The H2S treatment produced two main effects: i) an inhibition of re-epithelialization and ii) a delay in the production of procollagen III, a molecule involved in dermal tissue remodeling. Thus, we were able to confirm ex vivo the antiproliferative impact of H2S, observed in vitro. The delay observed in the lesion closure appears to be due to an inhibition of the proliferation of keratinocytes.
Les eaux thermales sulfurées, riches en sulfure d’hydrogène (H2S), sont utilisées de manière ancestrale dans le traitement de pathologies dermatologiques inflammatoires (psoriasis, dermatite atopique, ulcère). L’H2S est donc potentiellement un agent actif dont les propriétés pourraient être exploitées au plan thérapeutique. Cependant, les effets moléculaires et cellulaires exercés par l’H2S sur les cellules de la peau ne sont pas tous répertoriés que ce soit en condition physiologique ou lors de pathologiques cutanés. Dans ce contexte, nos objectifs étaient en parallèle i) de déterminer des voies d’action de l’H2S sur les kératinocytes primaires humains en utilisant des outils de biologie systémique puis une approche ciblée sur des processus clés liés aux processus inflammatoires cutanées et ii) d'observer l'impact de l’H2S sur la cicatrisation d’une plaie dans un modèle de brûlure du 2ème degré sur explant de peau humaine. Ainsi nous avons pu établir que l’H2S exerçait un ensemble complexe d'effets biologiques sur les kératinocytes : i) effet antiprolifératif, ii) effet antioxydant (stimulation de la production SOD2), iii) effet pro-inflammatoire (stimulation de l'expression de caspase-1, stimulation de la production de pro-IL-1β, d'IL-1β, d'IL-8, de CXCL2, et d'IL-18). En parallèle, nous avons mis en place un modèle ex vivo de brûlure du 2ème degré sur peau humaine. Les objectifs de ce modèle étaient les suivants : i) proposer une alternative aux modèles animaux sujets à critiques pour des raisons éthiques, ii) mettre en place un nouveau modèle de brûlure réalisé à partir d'explant de peau humaine iii) vérifier et étendre les résultats obtenus sur cultures pures de kératinocytes humains. Afin de mimer au mieux les conditions physiologiques, les explants de peau ont été cultivés à l’interface air/liquide et mis sous tension mécanique. Un modèle de brûlure sur explant a ensuite été caractérisé afin de vérifier son intérêt dans les tests de traitement. Ce modèle permet d’observer les premières étapes de la cicatrisation : la fermeture de la plaie, la prolifération des kératinocytes conduisant à la réépithélialisation, le remodelage tissulaire. Ce modèle nous a permis de tester l’application de l’H2S, intégré dans un hydrogel de poloxamères, sur la cicatrisation de la brûlure. Le traitement à l’H2S a induit principalement deux effets : i) une inhibition de la réépithélialisation et ii) un retard de la production de procollagène III, molécule participant au remodelage tissulaire du derme. Ainsi, nous avons pu vérifier dans un modèle de brûlure ex vivo l’impact antiprolifératif de l’H2S observé in vitro. Ce retard de la fermeture de la lésion semble dû à une inhibition de la prolifération des kératinocytes.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03618388 , version 1 (24-03-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03618388 , version 1

Citer

Olivia Gross-Amat. Étude du sulfure d’hydrogène sur les fonctions immunitaires des kératinocytes : implication physiopathologique dans le contexte de la brûlure. Ingénierie biomédicale. Université de Lyon, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LYSE1336⟩. ⟨tel-03618388⟩
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