Un fil conducteur, des projets complémentaires

Mieux comprendre les mécanismes de la pathologie et faciliter le développement de nouveaux traitements.

Objectifs de recherche

  • Développer et caractériser un nouveau modèle de substituts psoriasiques par génie tissulaire;
  • Procéder à la caractérisation physicochimique des substituts cutanés pathologiques par spectroscopies infrarouge et Raman;
  • Valider le modèle de substituts cutanés pathologiques en comparant la pénétration cutanée de molécules lipophiles, hydrophiles et amphiphiles;
  • Étudier les effets du sérum lors de la culture des substituts cutanés;
  • Utiliser les propriétés pathologiques des kératinocytes psoriasiques dans le développement d'un modèle d'inflammation en monocouche;
  • Étudier les propriétés antioxydantes, toxicologiques et antiprolifératives d'extraits polyphénoliques provenant d'écorces d'essences canadiennes sur des kératinocytes normaux et psoriasiques.

Techniques utilisées

Parmi les principales techniques utilisées par le groupe du Dre Roxane Pouliot, on retrouve : la production de substituts cutanés par génie tissulaire, l'extraction de cellules saines et pathologiques, l'extraction lipidique, la culture en milieux définis, l'histologie, l'immunofluorescence, la microscopie, l'immunobuvardage, la technique ELISA, l'absorption percutanée et les spectroscopies infrarouge et Raman.

 

 

Développement d'un modèle de peau psoriasique

Figure 2. Structure de la couche cornée

La peau est constituée de trois couches : hypoderme, derme, épiderme (Figure 1). Elle joue le rôle de barrière entre l'organisme et l'environnement. La couche cornée, couche la plus externe de la peau, est constituée de cellules disséminées dans une matrice lipidique (Figure 2). Ces domaines lipidiques forment une structure continue et jouent un rôle crucial dans la fonction barrière.

Le psoriasis est une dermatose chronique qui touche environ 3% de la population mondiale. Les patients atteints de psoriasis présentent généralement des plaques érythémateuses couvertes d'écailles blanches argentées, qui apparaissent le plus souvent sur les coudes, les genoux et le cuir chevelu. Les différents types de psoriasis sont présentés à la Figure 3.

Les substituts de peau humaine saine et atteinte de psoriasis sont produits grâce à la méthode d'auto-assemblage développée au LOEX (Figure 4) [5].

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Figure 4. La méthode d'auto-assemblage

Figure 4. La méthode d'auto-assemblage

Figure 1. Structure de la peau

Figure 3. Les différents types de psoriasis

Figure 5. Apparence macroscopique des substituts
A : Substitut sain     B : Substitut psoriasique

Production d’un modèle de peau psoriasique vascularisée pour des recherches dermopharmaceutiques

Projet de vascularisation

Le psoriasis est une dermatose inflammatoire chronique. Une peau psoriasique lésionnelle comporte des modifications microanatomiques au niveau du système vasculaire. Le but de cette étude est dans un premier temps de développer et de caractériser un modèle de peau psoriasique vascularisée accessible afin de pouvoir étudier le rôle de l’angiogenèse dans le psoriasis, et dans un deuxième temps, l’utilisation de ce modèle pour tester des molécules thérapeutiques potentielles pour le traitement du psoriasis.

Marquage contre CD31

Étude sur la capacité des kératinocytes psoriasiques à activer in vitro les lymphocytes T et les neutrophiles

Hypothèse

Les kératinocytes isolés de plaques psoriasiques possèdent la capacité d'activer les fonctions pro-inflammatoires de leucocytes provenant de donneurs sains.

Objectifs
  • Démontrer l'influence de la provenance des kératinocytes (sains vs psoriasiques) sur le profil de sécrétion de cytokines dans un modèle de co-culture avec lymphocytes T.
  • Identifier les altérations fonctionnelles de neutrophiles par les kératinocytes psoriasiques.
  • Comprendre les mécanismes d'interactions cellulaires impliqués.
Résultats

Figure 10. Production de cytokines en co-culture avec lymphocytes T


  • Les kératinocytes altèrent le profil de sécrétion des lymphocytes. Un profil pro-inflammatoire de type Th1 est observé (Figure 10).
  • La pré-activation des lymphocytes par IL-2 a un impact majeur sur le profil de sécrétion observé.
  • Le contact de membrane à membrane (= adhérence cellulaire) est essentiel pour que cette interaction ait lieu.

  • Les kératinocytes psoriasiques prédisposent les neutrophiles à une surproduction d'O2- (Figure 11).
  • Les kératinocytes psoriasiques ont un potentiel important d'interaction avec les neutrophiles.
  • Les neutrophiles adhérent davantage aux kératinocytes psoriasiques qu'aux kératinocytes sains (Figure 12).

Figure 12. Molécules impliquées
dans l'adhésion aux kératinocytes
psoriasiques

Figure 11. Génération d'O2- par des
neutrophiles après culture avec les
kératinocytes

Caractérisation des substituts sains et psoriasiques par microspectroscopie
vibrationnelle infrarouge et Raman

  • Des analyses immunohistochimiques ont permis de caractériser et de valider le modèle proposé au niveau biologique.
  • Des tests d'absorption percutanée ont mis en évidence des différences de perméabilité entre les substituts sains et les substituts psoriasiques.
  • Des expériences en spectroscopie infrarouge par réflexion totale atténuée (FTIR-ATR) ont amorcé la caractérisation de l'organisation des lipides.
Hypothèse

L'organisation des lipides pourrait expliquer les différences de perméabilité entre les substituts et les microspectroscopies infrarouge et Raman permettraient de poursuivre la caractérisation de l'organisation des lipides.

Matériel et méthodes

Figure 7. Coupe d'un substitut sain

On travaille sur des coupes de substituts déposées sur des fenêtres de BaF2 (infrarouge) ou sur des lames (Raman).

Résultats

Figure 9. Modes d'élongation C-H
dans l'épiderme (bleu) et dans le
derme (rouge)

Figure 8. Spectre IR enregistré dans
l'épiderme

Lipides ordonnés   Lipides désordonnés

Perspectives

Les microspectroscopies infrarouge et Raman permettront également de caractériser la diffusion des molécules à travers les substituts :

  • Déterminer les voies de pénétration de molécules d'intérêt pharmacologique à travers les substituts (infrarouge).
  • Faire une étude cinétique de la pénétration des molécules à travers ces substituts (Raman).

Évaluer le potentiel anti-psoriasique de nouvelles molécules sur nos substituts de peau psoriasique

Projet d'absorption percutanée
Études dermopharmacologiques de nouvelles molécules destinées au traitement du psoriasis grâce à l’utilisation d’un modèle de substituts cutanés psoriasiques

Cette recherche permettra de mettre en valeur le potentiel anti-psoriasique de nouvelles molécules provenant autant de source naturelle que de synthèse chimique. L’activité de ces molécules est évaluée sur des cultures monocouches de kératinocytes lésionnels et également, sur des substituts pathologiques produit par la méthode d’auto-assemblage. Des techniques en immunofluorescence, en histologie et en absorption percutanée sont utilisées pour caractériser l’action de ces molécules sur la pathologie. Photos : Substitut psoriasique

Trichrome de Masson

Marquage kératine 14 (vert) - filaggrine (rouge)

Caractériser l’expression génique dans le modèle de substituts cutanés psoriasiques lésionnels et non-lésionnels

Projet de profilage génique
Analyse par profilage génique du phénotype psoriasique des substituts cutanés reconstruits par auto-assemblage

Le principal objectif de ce projet est d’analyser l’expression des gènes dans notre modèle de peaux psoriasiques reconstruites par génie tissulaire. Les profils de différenciation des gènes pourront être mis de l’avant par des techniques avant-gardistes en matière de profilages géniques. De nombreux gènes, ainsi que de nombreuses mutations, sont déjà connus dans la littérature comme étant impliqués dans diverses voies métaboliques au sein de la pathologie. Ce projet de recherche vise donc à élaborer une charte pour concevoir un modèle fait à partir de peau reconstruite psoriasique qui sera le plus représentatif des caractères immunologiques et histochimiques du psoriasis in vivo.

Évaluer la fonctionnalité ainsi que les capacités de biotransformation des substituts cutanés psoriasiques au regard de molécules antipsoriasiques

Projet de métabolisation cutanée
Détermination de la capacité des substituts cutanés, sains et psoriasiques, à métaboliser les molécules antipsoriasiques

La peau psoriasique possède des propriétés d’absorption et de métabolisation altérées par rapport à la peau saine. Il est donc possible de penser que le nouveau modèle de substituts cutanés psoriasiques pourra mettre en valeur ces mêmes différences et devenir un modèle d’étude efficace autant pour l’évaluation de la pénétration cutanée que pour la détermination des métabolites associés aux molécules appliquées. Ce projet vise donc l’étude de la métabolisation de divers composés à travers la peau psoriasique reconstruite par génie tissulaire, par l’utilisation des techniques d’absorption percutanée et d’analyses par Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC).

Études de nouvelles molécules de synthèse chimique ou d'extraction naturelle présentant des propriétés antipsoriasiques

Molécules de synthèse chimique :

Les molécules analysées sont des molécules de la nature qui ont été reproduites par synthèse chimique.

Molécules d'extraction de source naturelle :

Les molécules analysées sont des molécules extraites d'une source naturelle (écorce, racine, sève, fleur, etc.).

Ces molécules sont ensuite testées sur nos équivalents psoriasiques afin de vérifier leur capacité à rétablir le phénotype sain.

1. Analyse de la fonction barrière des substituts produits par génie tissulaire

Projet lipidomique (doctorat)

Regarder l'impact d'une supplémentation en lipide sur les substituts autant sains que psoriasiques. Découvrir un cocktail lipidique permettant d'accentuer le phénotype le plus complet possible.

2. Comparaison des profils en sphingolipides d'épidermes sains et psoriasiques

Projet lipidomique (doctorat)

Identifier des biomarqueurs lipidiques d'épidermes psoriasiques à l'aide de la chromatographie et la spectrométrie de masse.