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LA PEAU HUMAINE, ANATOMIE, FONCTIONS, SPECIFICITES
Formidable barrière de protection contre les agressions extérieures, la peau possède une architecture et un système immunitaire qui lui sont propres. La réalisation de notre modèle de souris humanisées nécessite de maitriser la structure et la vascularisation cutanée. Nous reverrons ainsi en détail dans cette première partie l’ensemble des cellules de la peau et leurs fonctions.
Fonctions de la peau
La peau est un organe essentiel au bon fonctionnement de l’organisme. Représentant un peu plus de 6% du poids du corps, soit environ 4 kilogrammes, elle assure de nombreuses fonctions. Sa surface moyenne est estimée à 1,7m2 . Le revêtement cutané enveloppe le corps humain et constitue ainsi la première protection de l’organisme contre les agressions de l’environnement, mais aussi l’interface sociale avec le monde extérieur.
De par son élasticité et de sa solidité, elle constitue un rempart mécanique. L’imperméabilité de la couche cornée, le renouvellement cellulaire, la présence de microorganismes saprophytes, et la présence de cellules immunitaires aussi nombreuses que différentes (macrophages, lymphocytes, cellules dendritiques…) protège contre les infections. La peau participe également à la régulation de l’organisme (thermorégulation, homéostasie…) et protège des rayonnements UV. Enfin, son aspect, son élasticité, sa texture, et sa couleur conditionnent l’apparence sociale et esthétique de chacun. Son altération peut ainsi avoir un retentissement fonctionnel majeur mais aussi social, psychologique et affectif.
Histologie de la peau
La peau est constituée de 3 couches principales : L’épiderme, épithélium d’épaisseur variable, qui repose sur un tissu conjonctif, le derme, et l’hypoderme, couche conjonctivo-adipeuse.
L’Epiderme
D’origine ectoblastique, l’épiderme est composé à 95% de kératinocytes. Ces cellules s’unissent entre elles pour former un épithélium pavimenteux, stratifié, et kératinisé. D’autres cellules d’origine embryonnaire différente, les mélanocytes, des cellules à fonction immunitaire, et les cellules de Merckel participent également à la constitution des cinq couches de l’épiderme. Son épaisseur varie de 60 à 100 micromètres. L’épiderme est séparé du derme par la membrane basale. C’est un tissu avasculaire dont les nutriments proviennent en majorité du derme par des mécanismes de diffusion passive.
Les kératinocytes.
Les kératinocytes (KC) constituent la majorité des cellules de l’épiderme (80%). Issues de la couche basale, compartiment germinatif, elles suivent un programme de différenciation puis d’apoptose et d’élimination de la profondeur vers la surface. Elles produisent en abondance des protéines filamentaires du cytosquelette appelées tonofilaments, et se transforment progressivement en cellules cornées. L’épiderme se renouvelle en moyenne tous les 28 jours, temps nécessaires aux kératinocytes pour se différencier et migrer à travers les 5 couches constituant l’épiderme :
– La couche basale (stratum germinatum), est la plus profonde. Directement en contact avec la membrane basale, elle ne comporte qu’une assise cellulaire de kératinocytes cylindriques unies les unes aux autres par des desmosomes et à la membrane basale par des hémidesmosomes. Elle est l’unique couche de régénération cellulaire.
– La couche de Malpighi ou à cellules à épines (stratum spinosum) est faite de plusieurs couches cellulaires qui se détachent de la membrane basale, acquérant alors la capacité à synthétiser de la kératine. Cette kératine permet de rigidifier les cellules et de les rendre imperméables. On retrouve 2 types d’assises cellulaires, polyédriques (profondeur) et aplaties (superficie). Les épines correspondent à l’aspect histologique de la convergence des tonofilaments et des desmosomes, dont le rôle est essentiel dans le maintien de la cohésion cellulaire.
– La couche granuleuse (stratum granulosum) est formée de trois à cinq assises de cellules aplaties à noyaux pycnotiques, extrêmement basophiles du fait de la présence de grains de kératohyaline dans le cytoplasme.
– La couche claire (stratum lucidum, muqueuse, transitoire) est constituée de cellules aplaties, éosinophiles et anucléées. Elle est uniquement présente dans les épidermes épais, palmaires et plantaires.
– La couche cornée (stratum corneum) est composée de plusieurs assises cellulaires aplaties, kératinisées et anucléées. Leur cytoplasme est occupé par des fibres de kératines enrobées d’une substance amorphe qui renferme une protéine ultrarésistante : l’involutine. Cette protéine confère sa rigidité et sa résistance à la couche cornée dont l’ensemble des cellules est mort. En surface des cornéocytes sont éliminés de façon ordonnée, ce processus est appelé desquamation. La couche cornée un écran étanche limitant les pertes d’eau par évaporation.
La jonction dermo- épidermique
L’épiderme repose entièrement sur une membrane basale, dont on distingue trois zones différentes au microscope électronique : la zone sous basale, la lamina densa, et la lamina lucida. Celle-ci peut être lisse ou sinueuse selon les localisations. Lorsqu’elle est sinueuse, le derme émet des expansions vers l’épiderme appelées papilles dermiques (d’où le nom de derme papillaire), séparées par des expansions de l’épiderme vers le derme appelés bourgeons ou crêtes inter-papillaires. La jonction dermo- épidermique est dense et forme localement une barrière difficile à franchir pour nombre de cellules. La migration des cellules T à travers cette structure se fait par le biais de metalloprotéinases ou gélatinases, en particulier les MMP2 et MMP9 (respectivement gélatinases A et B) (Wu, Crampton, et Hughes 2007).
Le derme
D’origine mésoblastique, il est essentiellement constitué de fibres et de fibroblastes. C’est dans le derme que se trouvent les filets nerveux et les vaisseaux cutanés. L’épiderme est ainsi nourri par imbibition à partir des vaisseaux du derme, dont il est séparé par la membrane basale. Il contient également les annexes cutanées, des corpuscules sensoriels et des cellules libres (histiocytes, lymphocytes…). Les cellules dermiques sont séparées les unes des autres par un tissu conjonctif fait de trois familles de macromolécules : les protéines fibreuses (collagène et élastine), les mucopolysaccharides, et les glycoprotéines de structure. Ces macromolécules, responsables de l’ensemble des propriétés biomécaniques du derme, sont dégradées et synthétisées en permanence par les fibroblastes. Le derme contient de nombreuses cellules spécialisées: les fibroblastes, les mastocytes, les cellules dendritiques dermales (DDC) (Nestle et Nickoloff 1995), les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) et les macrophages dermiques (DM), les cellules T mémoires CD4+ et CD8+ , les cellules T γδ, les cellules T natural killer (NKT) et les natural killer (NK). Des innates lymphoïdes cells (ILC) ont été décrites dans le derme récemment (Roediger et al. 2013). Ces cellules sont actuellement classées en trois groupes en fonction de leur profil de sécrétion de cytokines et l’expression de facteurs de transcription (Spits et al. 2013 ; Spits et Cupedo 2012). Dans le derme ce sont les ILC2 qui ont été décrites ; elles ont des fonctions antiparasitaires et sont impliquées dans la réparation tissulaire pulmonaire et digestive. Dans la peau elles interagissent avec les mastocytes et ont des fonctions à la fois pro- et antiinflammatoires (Roediger et al. 2013).
Le derme contient de nombreuses CPA, les macrophages dermiques, les cellules dendritiques plasmocytaires et surtout les cellules dendritiques dermales (DCC) (N Romani et al. 2012 ; Teunissen, Haniffa, et Collin 2012). Certaines sécrètent des médiateurs pro-inflammatoires (les DC inflammatoires), ou de l’interféron de type I (les DC plasmacytoïdes) ou participent à la présentation croisée (Frank O. Nestle et al. 2009).
Les macrophages dermiques :
Principalement situés dans le derme réticulaire profond autour des capillaires, ils ont la capacité de migrer jusque dans les ganglions lymphatiques en cas d’inflammation. Ils expriment plusieurs marqueurs communs aux monocytes tels que CD68, CD163, CD209 et DC-SIGN, contrairement aux DDC qui n’expriment pas DC-SIGN (Ochoa et al. 2008).
On distingue deux zones dermiques :
❖ La couche papillaire, superficielle, est riche en cellules et capillaires sanguins qui assurent la nutrition de l’épiderme.
❖ La couche réticulaire, profonde, est pauvre en cellules. Elle est composée de faisceaux de fibres collagènes et de fibres élastiques. Son rôle principal est d’absorber et de répondre aux contraintes mécaniques sur la peau.
Son épaisseur est très variable d’un site à l’autre. Le dos, le scalp sont des zones ou le derme est très épais. Au contraire, les paupières ou le dos de la main ont un derme particulièrement fin. L’âge joue un rôle important dans l’épaisseur du derme : le tissu conjonctif s’altérant fortement avec le temps, le derme ne cesse de s’affiner au fil des années.
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Table des matières
INTRODUCTION
OBJECTIFS
RESUME DE L’ETUDE
Résumé en Français
Résumé en Anglais
PREMIERE PARTIE : La peau humaine et ses modèles d’études
1. LA PEAU HUMAINE, ANATOMIE, FONCTIONS, SPECIFICITES
1.1. Fonctions de la peau
1.2. Histologie de la peau
1.2.1. L’Epiderme
1.2.2. La jonction dermo- épidermique
1.2.3. Le derme
1.2.4. L’hypoderme
1.2.5. La vascularisation cutanée
1.2.6. L’innervation cutanée
1.3. Les cellules immunitaires cutanées
1.3.1. Les cellules dendritiques
1.3.2. Les cellules de Langerhans
1.3.3. Les cellules dendritiques dermales
1.3.4. Les lymphocytes T
1.3.5. Autres cellules résidentes du système immunitaire cutané
2. MODELES D’ETUDE DES CELLULES IMMUNITAIRES DE LA PEAU HUMAINE
2.1. Modèles in vivo ou explants cutanés humains
2.2. Modèles in vivo ou explants animaux
2.3. Modèles de cultures cellulaires de cellules de la peau humaine
2.4. Modèles de peau reconstruite
2.5. Modèles de greffe de peaux
DEUXIEME PARTIE : Modèle de souris humanisée avec greffe de peau humaine
1. CONTEXTE
2. OBJECTIF
3. MATERIEL ET METHODE
3.1. Animaux
3.2. Explants de peau humaine
3.3. Réalisation de la greffe
3.4. Contrôle de la greffe et du modèle
TROISIEME PARTIE : modèle de souris humanisé par injection de progéniteurs hématopoïétiques
1. CONTEXTE
2. OBJECTIF
3. MATERIELS ET METHODES
4. RESULTATS
QUATRIEME PARTIE : Etude des cellules de Langerhans sur explants cutanés
1. CONTEXTE
2. OBJECTIF
3. MATERIELS ET METHODES
DISCUSSION
CONCLUSION
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