DÉVELOPPEMENT D'UN MODÈLE DE CICATRISATION ÉPIDERMIQUE APRÈS UNE DÉSÉPIDERMISATION LASER

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1 UNIVERSITÉ TOULOUSE III - PAUL SABATIER TOULOUSE U.F.R MÉDECINE THÈSE POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ TOULOUSE III Discipline: Ingénierie Médicale et Biologique Par M. younes FERRAQ TITRE DE LA THÈSE: DÉVELOPPEMENT D'UN MODÈLE DE CICATRISATION ÉPIDERMIQUE APRÈS UNE DÉSÉPIDERMISATION LASER Directeur de thèse: Professeur Jean-Louis GROLLEAU JURY Président Jean Louis GROLLEAU professeur des Universités & praticien Rapporteurs Hassan ZAHOUANI professeur des Universités, UMR 5513 Dominique CASANOVA PH PU, Hôpital Nord, Marseille Examinateurs Serge MORDON Directeur de recherche, INSERM- Lille Jean-Pierre CHAVOIN PH PU Membre invité Anne Marie SCHMITT Dermatologue David BLACK Docteur, IRPF/I2C

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3 REMERCIEMENTS Je tiens d'abord à remercier le professeur Jean-Louis GROLLEAU, pour avoir accepter de diriger cette thèse, au sein du laboratoire d'anthropobiologie, sous la direction de Monsieur Eric CRUBEZY. De la même manière que je remercie le Dr Anne-Marie SCHMITT pour m'avoir accueilli au sein du Centre européen de Recherche sur la peau [Institut de Recherche Pierre Fabre], dans l'équipe d'ingénierie cutanée, et tout particulièrement M. Jean- Michel LAGARDE et le Dr David BLACK, pour m'avoir accueilli à leurs côtés, pour la confiance qu'ils m'ont accordé, pour leur enthousiasme et leur plaisir à partager leurs connaissances. Je remercie également le Pr. Serge MORDON et le Dr Serge DAHAN pour leurs aides précieuses, ainsi que G.JOSSE, G.GEORGE et N.DZIK pour leur disponibilité et leurs conseils avisés. Je suis très sensible à l honneur que m ont fait Messieurs Hassan ZAHOUANI, professeur à l'école Centrale de Lyon, le professeur Dominique CASANOVA dermatologue à l'hôpital Nord Marseille, en acceptant d être rapporteurs de ce travail et de le juger. J adresse mes remerciements à Monsieur Serge MORDON, Directeur de recherche dans une unité de recherche INSERM, d avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse. Je remercie également les personnes du laboratoire avec qui j ai travaillé, pour la contribution qu ils ont apportée à mon travail de doctorat et spécialement le Dr J.Theunis, les membres du laboratoire de biologie cellulaire et du laboratoire de la biochimie cutanée du centre Jean Louis Alibert. Sans oublier le personnel et les étudiants du laboratoire de neuro-gastroentérologie et nutrition à l'inra-toulouse. Je tiens à remercier tous mes collègues du laboratoire et très spécialement M. Jean Louis FRERE et Madame Sabine PUTAU pour leur bonne humeur. Je n oublie pas dans mes remerciements tout le personnel du CRP (Chercheurs, Techniciens, Secrétaires) que j ai côtoyé et qui ont facilité mon intégration au sein du groupe

4 Ce manuscrit étant, pour ainsi dire, le point final à de nombreuses années d études, c est ici l occasion de remercier les deux personnes sans lesquelles ce travail n'aurai pas pu être réaliser: Mes Parents qui ont toujours étés là pour moi et qui ont su m encourager dans mes choix. Sans oublier Ma Pharmacienne, et Mon Informaticien "Privés", qui ont su me soutenir dans mon travail

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6 TABLE DES MATIERES LISTE DES ABRÉVIATIONS CONTEXTE CHAPITRE I: INTRODUCTION I. LA PEAU I.A. Généralités I.B. Structure de la peau I.B.1. L'épiderme I.B.2. Le derme I.B.3. L'hypoderme I.C. Vascularisation de la peau I.D. Innervation de la peau I.E. Annexes Cutanées II. LA CICATRISATION CUTANÉE II.A. La cicatrisation normale II.A.1. phase inflammation & formation de caillot II.A.2. Phase de prolifération II.A.3. Phase de remodelage II.B. La cicatrisation pathologique II.C. cicatrisation: Méthode d'étude II.C.1. Les lésions non-contrôlées: traumatique et patho-logiques II.C.2. Lésions contrôlées: expérimentales induites II.D. Techniques d'évaluation de la cicatrisation III. LASER III.A. Généralité III.B. Notions de base III.C. Les laser: différents types III.D. Domaines d'applications III.E. Laser médicaux III.E.1. Interaction lumière-tissu III.E.2. Lasers en dérmatologie III.F. Interet de l'outil laser IV. OBJECTIFS DE LA THÈSE

7 CHAPITRE II: MESURE DE L'ÉPAISSEUR DE L'ÉPIDERME IN VIVO I. INTRODUCTION & OBJECTIFS: II. MATÉRIELS ET MÉTHODES II.A. Modèles de peau utilises II.B. Évaluation Histologique de l'épiderme II.C. Évaluation de l'épiderme par tomographie à cohérence optique III. RÉSULTATS III.A. Comparaison qualitative entre histologie et oct: structure de la peau III.B. Comparaison quantitative de l'épaisseur de l'épiderme: histologie et oct IV. DISCUSSION & CONCLUSION CHAPITRE III: PROFONDEUR D'ACTION DU LASER EN FONCTION DE LA FLUENCE APPLIQUÉE I. INTRODUCTION ET OBJECTIFS II. PARTIE 1: PEAU HUMAINE EX VIVO II.A. Matériels et méthodes II.A.1. Modèle de peau II.A.2. Ablation laser II.A.3. Évaluation topographique de la profondeur d'ablation II.B. RÉSULTATS III. PARTIE 2: PEAU DES RATS HAIRLESS IN VIVO III.A. Matériels et méthodes III.A.1. Modèle de peau III.A.2. Ablation laser III.A.3. Évaluation Topographique de la profondeur d'ablation III.A.4. Évaluation Histologique III.A.5. Déroulement de l'étude III.B. RÉSULTATS III.B.1. Évaluation Topographique III.B.2. Évaluation Histologique IV. DISCUSSION & CONCLUSION CHAPITRE IV: VALIDATION DE LA TECHNIQUE D'INDUCTION DES LÉSIONS CHEZ L'ANIMAL

8 I. INTRODUCTION II. PARTIE 1: LASER ER:YAG MONO-SPOT II.A. objectif II.B. MATÉRIELS ET MÉTHODES II.B.1. Protocole d'étude II.B.2. Modèle animal utilisé II.B.3. Laser utilisé II.B.4. Évaluation et analyse des lésions par imagerie 3D II.B.5. Évaluation de la fonction barrière (PIE) II.B.6. évaluation histologique II.C. RÉSULTATS II.C.1. Analyse des lésions induites II.C.2. Cinétique du rétablissement de la fonction barrière: III. PARTIE 2: LASER ER:YAG À BALAYAGE III.A. Contexte et objectifs III.B. Matériel et méthodes III.B.1. Réglage du système de balayage (sur papier) III.B.2. Application sur modèle animal III.C. RÉSULTATS IV. DISCUSSION CONCLUSIONS : CHAPITRE V: VALIDATION DE LA TECHNIQUE D'INDUCTION DE LÉSION CHEZ L'HOMME I. INTRODUCTION II. MATÉRIELS ET MÉTHODES III. RÉSULTATS III.A. QUALITÉ D'INDUCTION DES LÉSIONS III.A.1. Observation clinique: Photographie calibrée III.A.2. Évaluation des reliefs de la lésion par empreintes 3D & histologique: III.B. QUALITÉ DU RÉTABLISSEMENT DE LA FONCTION BARRIÈRE IV. DISCUSSION & CONCLUSION CONCLUSION GENERALE

9 BIBLIOGRAPHIE ANNEXE

10 Liste des annexes Annexe 1: Illustration des différents types cellulaires de la peau, avec ses différentes couches. (1) SC, (2) le stratum compactum, (3) la couche épineuse, (4) la couche granuleuse et (5) la couche Basale. Annexe 2: Différents types de laser utilisés en dermatologie. Annexe 3: Valeurs mesurées des épaisseurs de l'épiderme séparé thermiquement. Annexe 4: Fluences appliquées en fonction des paramètres du faisceau laser utilisée Annexe 5: Protocole et paramètres d'acquisition des images par technique de projection de frange.(protocole EoTech.) Annexe 6: Valeurs mesurées des épaisseurs de l'épiderme de peau entière Annexe 7: Protocole de réalisation et de coloration de coupes histologiques (inclusion en paraffine). Annexe 8: Valeurs des profondeurs de trois lésions réalisées au moyen de 10, 50 et 200J/cm². Annexe 9: Valeurs mesurées des différentes profondeurs réalisées par 10, 20, 30, 40 et 50 J/cm² Annexe 10: Valeurs mesurées des différentes lésions induites chez des rats Hairless. Étude de reproductibilité de l'induction des lésions (fluence=20j/cm²). Annexe 11: Valeurs mesurées des différentes lésions induites chez des rats Hairless. Étude de reproductibilité de l'induction des lésions (fluence=100j/cm²). Annexe 12: Valeurs mesurées de la PIE en fonction du temps. Annexe 13: Protocole comité de l'étude clinique de validation du laser Er:YAG. Annexe 14: Prototype de la pompe utilisée pour créer les bulles de succions Annexe 15: illustration du laser SMART 2940 (DEKA ). (a): le laser SMART 2940, (b): le scanner, (c): pièce à main pour le balayage. Annexe 16: Évaluation de la taille des lésions, après induction, par photos couleur calibrées. les lésions induites par laser et BS. Annexe 17: Mesure de profondeur d'exemple de lésions induite par laser et par bulle de succion Annexe 18: Évaluation de la taille des lésions par photos couleur calibrées en fonction du temps. Les valeurs sont des moyennes de toutes les lésions des différents volontaires. Annexe 19: Évaluation de la profondeur des différents types de lésions, après induction, par technique d empreintes cutanées couplée à la projection de frange. Annexe 20: Évaluation de la mise en place de la fonction barrière de la peau par mesure de la perte insensible en eau (PIE). Annexe 21: Mesure du flux sanguin cutané par laser doppler, au niveau des différentes lésions. Annexe 22: Mesures de la contraction des deux types de lésions

11 LISTE DES ABRÉVIATIONS

12 APTD Ar 2 CO ² CSF1 EGF Er: YAG Er 3+ HeNe IGF IR IL1 ILGF1 KGF Kr 2 KTP MCP1 MEC MMP Nd 3+ OCT PDGF PDL QS TGFα&β TNFα UV VEGF Xe 2 YAG β FGF CW ROI PIE Argon Pumped Tunable Dye Argon Dioxyde de carbone Colony-stimulating factor 1 Epidermal growth factor Erbium: Yttrium Aluminium Garnet Erbium Hélium-néon Insulin-like growth factor Infrarouge Interleukin-1 Insulin-like growth factor 1 Keratinocyte growth factor Krypton potassium-titanyl-phosphate Monocyte Chemoattractant Protein 1 Matrice extracellulaire Matrix Metalloproteinase Néodyme Optical Coherent Tomography Platelet differentiation growth factor Pulsed Dye Laser Quality-switched Transforming growth factor α & β Tumor Necrosis Factorα Ultra violet Vascular Endothelial growth factor xénon Yttrium Aluminium Garnet β fibroblast growth factor Continuous Wave Region Of Interest Perte Insensible en eau

13 CONTEXTE

14 Contexte La peau et les épithéliums sont en général les seuls tissus humains capables de se régénérer. Cette propriété confère à la peau un rôle protecteur essentiel au maintien de l'homéostasie de l'organisme. Cette régénération est normalement active pour renouveler et maintenir la fonction barrière, ou exceptionnellement active lors de la réparation suite à une lésion ou plaie cutanée. Ce processus coordonne la prolifération synchronisée de plusieurs tissus (épithélial, connectif, endothélial) afin de restituer la barrière cutanée le plus rapidement possible. Ainsi, chez des sujets sains, ce processus se déroule sans complication. En revanche, chez les personnes développant certaine maladie systémique peuvent être sujet à des complications. En effet, ce processus de régénération tissulaire est compromis et se traduit par un dysfonctionnement d'un ou plusieurs composants du processus, entraînant une cicatrice non-réparée, prolongée ou dystrophique. Un exemple d'une complication de cicatrisation est l'ulcère de jambe chez des personnes atteintes d'une insuffisance veineuse chronique. La pathologie est complexe, mais en générale, la cicatrisation est ralentie laissant exposer la plaie à des infections microbiennes, qui ralentissent encore processus. L'impacte socio-économique de telles complications est très important, notamment par le coût élevé des soins des malades en raison d'un long séjour d'hospitalisation. Il a été estimé, en 2002, aux États Unis, que sur 350 patients, 14% présentent des complications post-chirurgicales au niveau des lésions. En Europe, les dépenses engendrées par ces complications sont importante est se chiffre entre 1.45 à 19.1 milliards d'euros[1]. Ces constatations s'appliquent aussi à d'autres types de lésions, ainsi les ulcères de jambe qui touchent 3.6% de la population au Royaume-Uni et coûtent 150 à 400 millions de livres sterling par an. De la même manière, les ulcérations par pression représentent, à eux seuls, 4% des dépenses du NHS (National Health Service) au Royaume-Unis. L'augmentation de ces dépenses est d'autant plus importante que la durée des séjours hospitaliers de ces patients est prolongée. Ce problème risque de s'aggraver en raison des changements du style de vie (sédentaire, alimentation ) qui seraient à l'origine d'une augmentation de l'incidence de diabètes qui est souvent la cause des plaies chroniques sur les membres inférieures. De ce fait, il est impératif d'améliorer la prise en charge des malades avec des plaies chroniques et leurs traitements afin de prévenir ces dépenses. Les recherches portant sur la compréhension du processus de cicatrisation sont nécessaires à la définition des meilleures modalités thérapeutiques. Un des obstacles dans la recherche sur la cicatrisation est le manque d'un modèle humain du processus qui est suffisamment fiable pour permettre des études d'investigation objectives et non-invasives. La fiabilité d'un tel modèle dépend donc de plusieurs critères tels que l'endroit d'induction des plaies qui doit être standardisée afin d'être comparable

15 Le contexte L'originalité de cette thèse est la présentation d'une nouvelle technique d'induction des lésions épidermiques chez l'homme par laser, et leur évaluation par des méthodes instrumentales non-invasives

16 Le contexte

17 CHAPITRE I: INTRODUCTION

18 Chapitre I Introduction: La peau I. LA PEAU I.A. GÉNÉRALITÉS Figure 1: Représentation 3D de la peau humaine avec les structures annexes. [2] La peau est définie comme étant l'organe de revêtement extérieur du corps de l'homme et des animaux. Elle est constituée de trois tissus superposés: l'épiderme, le derme et l'hypoderme (Figure 1). Ses annexes, localisées dans le derme, sont représentées par les phanères (poils et ongles), les glandes sébacées et les sudoripares. Le derme contient aussi des récepteurs sensoriels à la pression et à la température, associé à un réseau microcirculatoire et de fibres nerveuses. L'épaisseur de la peau varie selon le sexe, l'âge et la région du corps. Elle est plus mince chez les femmes, chez les personnes âgées, au niveau des paupières et des organes génitaux (1 mm). En revanche, elle est plus épaisse au niveau de la zone palmo-plantaires (environ 4 mm). La peau possède de nombreuses fonctions impliquées principalement dans le maintien de l'homéostasie de l'organisme, et notamment dans la thermorégulation, la défense contre les agressions extérieures et les agents exogènes. Elle joue également un rôle dans les fonctions sensorielles et métaboliques tel que la synthèse de vitamine D

19 Chapitre I Introduction: La peau I.B. STRUCTURE DE LA PEAU I.B.1. L'ÉPIDERME L'épiderme est la couche la plus superficielle de la peau. Il est constitué d'un épithélium pavimenteux, stratifié et kératinisé et mesure en moyenne 0,1mm d'épaisseur. Il est constitué de quatre populations cellulaires différentes: les kératinocytes, les mélanocytes, les cellules de Langerhans et les cellules de Merkel. I.B.1.1. CELLULES DE L'ÉPIDERME Les Kératinocytes (du grec kéras, corne) sont les cellules les plus abondantes, environ 80% de la population cellulaire de l'épiderme. Leur principale caractéristique est leur capacité à se différencier en fabriquant de la kératine selon un processus appelé kératinisation. La kératine est une protéine fibreuse, qui confère à l'épiderme sa fonction de protection. Les kératines (ou cytokératines) appartiennent à une famille de protéines fibreuses à structure α-hélicoïdale. Il s'agit de dimères à six chaînes polypeptidiques s'organisant pour former des filaments de 8 nm de diamètre. Il existe vingt formes distinctes de kératine dans l'épithélium humain et dix autres dans les cheveux et les ongles [3]. Les kératinocytes naissent au niveau de la couche la plus profonde de l'épiderme (la couche basale), et migrent à la surface en se différenciant. La différentiation des kératinocytes se fait de façon centrifuge, au fur et à mesure qu'elles s'éloignent de la jonction dermo-épidermique. Ces cellules épithéliales se chargent de kératine pour se transformer de kératinocytes basaux en kératinocytes cornés (cornéocytes). Ces derniers sont caractérisés par un cytoplasme rempli de tonofilaments et un feuillet interne épaissi. Les mélanocytes (du grec melas, noir) sont des cellules capables de synthétiser la mélanine localisée dans des granules appelés mélanosomes. La mélanine possède la propriété d'absorption des rayons UV du soleil qui n'ayant pas été réfléchis par la surface de la peau. Elle absorbe les rayonnements de 200 à 2000 nm, et protège ainsi les cellules et ses organites vitaux. Seules les cellules de Langerhans localisées au niveau de l'épiderme appartiennent au système immunitaire. Ces cellules ressemblent à la famille des cellules dendritiques, et remplissent le rôle de sentinelle au niveau de l'épiderme. Elles jouent un rôle dans l'immunité non-spécifique par présentation d'antigène phagocyté aux lymphocytes T au niveau des ganglions lymphatiques.[4] Les cellules de Merkel: sont des cellules neuro-endocrines. Elles sont impliquées dans le tact et produisent des substances neuroactives tels que le VIP ( peptide intestinal

20 Chapitre I Introduction: La peau vasoactif), la substance P[5], la somatostatine et la sérotonine. Ces molécules permettent probablement l'échange d'informations avec les neurones adjacents. I.B.1.2. ORGANISATION DE L'ÉPIDERME L'ensemble des cellules de l'épiderme est organisé en plusieurs strates. Les kératinocytes sont ainsi répartis en quatre ou cinq couches superposées, expliquant le caractère stratifié de l'épiderme (Figure.2): Le stratum basal appelé aussi couche germinative est la couche la plus profonde de l'épiderme, en contact avec la jonction dermo-épidermique. Ses kératinocytes, de forme cylindrique et perpendiculaire aux papilles dermiques, forment une couche monocellulaire. Comme la plupart des cellules, les kératinocytes sont reliés par des jonctions de types gap, canaux transmembranaires formés de molécules de connexines, qui permettent des échanges directs entre les cellules. La communication par ces jonctions joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'homéostasie kératinocytaire, et l'apport de nutriments à l'épiderme. Le cytoplasme des kératinocytes de la couche basale est riche en organites cellulaires ainsi qu'en mélanosomes. Ces derniers, synthétisés par les mélanocytes voisins, migrent dans les kératinocytes pour se concentrer autour du noyau le protégeant ainsi en partie contre les UV. Au niveau de cette couche, le nombre de cellules germinatives est justifié par l'activité mitotique intense de ces cellules. En effet, ces kératinocytes se divisent activement, chacun donnant naissance à deux cellules filles identiques. L'une des cellules filles reste sur place pour se diviser à nouveau alors que l'autre peut suivre trois voies distinctes: rester quiescente, être rapidement éliminée par apoptose ou, pour la plupart d'entre elles, s'engager dans un processus de différentiation afin de reconstituer les couches suprabasales de l'épiderme. Le stratum spinosum ou couche épineuse est constitué d'une superposition d'environ 5 strates de kératinocytes. Volumineuses, elles ont une forme polygonale et ont tendance à s'aplatir dans les régions les plus superficielles. Ces cellules sont pourvues d'un gros noyau possédant souvent deux nucléoles. On y trouve de nombreux ribosomes impliqués dans la fabrication de la kératine. Ces cellules sont attachées par un nombre plus grand de desmosomes, ce qui leur donne une allure épineuse en observation histologique. Ces attaches desmosomiales assurent une grande cohésion entre les cellules et sont responsables, en partie, de la très grande résistance mécanique de cette couche cellulaire

21 Chapitre I Introduction: La peau Figure 2: Schéma d'une coupe transversale de l'épiderme avec ses 4 différentes couches. Et les différents stades de la différentiation des kératinocytes.1) couche basale, 2) couche granuleuse, 3) couche épineuse et 4) stratum corneum. [6] Le Stratum granulosum ou couche granuleuse est formée de 3 strates de kératinocytes aplatis, possédant un noyau ovale et dense, dont la chromatine se raréfie, de la même manière que les organites cellulaires. Au niveau cytoplasmique on trouve deux sortes de granulations: les premières sont des granulations de kératohyaline, volumineuses et basophiles, les secondes, plus petites, appelées kératinosomes ou corps lamellaires d'odland. Ces structures migrent vers la périphérie de la cellule, fusionnent avec la membrane plasmique et déversent leur contenu dans l'espace extracellulaire. Il s'agit de lipides qui vont jouer un rôle de ciment intercellulaire pour consolider, avec les desmosomes, les adhésions cellulaires. Le stratum corneum (SC) est constitué suivant la région du corps, de 4 à 20 couches de cellules aplaties et complètement kératinisées. Les kératinocytes appartenant au SC ne possédant plus de noyau, ni d'organites cytoplasmiques sont les cornéocytes. La cellule est remplie de kératine qui se présente sous forme de faisceaux de filaments enrobés dans une matrice dense inter-filamenteuse amorphe. Cette couche peut être subdivisée en deux sous-couches. Le stratum compactum, faisant suite à la couche granuleuse, est formé de cellules kératinisées étroitement soudées. Il assure la fonction barrière de l'épiderme. Les desmosomes sont remplacés par des structures très simplifiées, les cornéodesmosomes qui continuent à assurer une certaine cohésion entre les cornéocytes. On trouve dans les cornéodesmosomes des protéines spécifiques comme la cornéodesmosine. Cette strate est surmontée par une couche desquamante ou stratum disjonctum qui se trouve en surface et au niveau de laquelle les cellules

22 Chapitre I Introduction: La peau cornées subissent la desquamation. L'ensemble de ces couches épidermiques se renouvelle entièrement au bout de 30 à 45 jours, avec tout d'abord un renouvellement de cellules germinatives, puis une migration des cellules à travers l'épaisseur de l'épiderme. Le temps de transit d'un kératinocyte à travers la couche cornée est d'environ 14 jours. Dans un certain nombre de maladies, tel que le psoriasis, le temps de renouvellement de l'épiderme est considérablement diminué (8 jours). Au cours de la réépidermisation d'une plaie la migration cellulaire prend naissance au niveau de la marge épithéliale de la plaie, ainsi qu'au niveau des annexes cutanées, notamment la gaine épithéliale externe du follicule pileux et des canaux sudoripares. (cf.annexe.1) I.B.1.3. RÉGULATION DE L'HOMÉOSTASIE ÉPIDERMIQUE De nombreuses molécules, sécrétées localement ou circulantes, sont impliquées dans le contrôle de la balance prolifération / différenciation épidermique. Cette régulation fait appel en grande partie aux facteurs de croissance [7]. Il a été montré que les kératinocytes produisent des facteurs de croissance qui peuvent agir localement en activant ou en bloquant les mitoses et en régulant les programmes de différentiation. Ainsi le facteur EGF et le TGFα stimulent la prolifération et la migration des kératinocytes, notamment des kératinocytes basaux. Alors que le TGFβ inhibe la prolifération cellulaire et assure ainsi la sortie des kératinocytes du cycle cellulaire. Cette première étape est indispensable à leur entrée dans le processus de différenciation. Ce rôle est partagé par le TNFα, qui inhibe aussi la prolifération kératinocytaire et stimule la différentiation. Ceci est bien visible lors des altérations de la barrière cornée où la concentration en TNFα augmente brutalement, permettant ainsi d'induire un phénomène de réparation cornéocytaire rapide. D'autres éléments interviennent aussi dans cette homéostasie, les ions et les oligoéléments. Ainsi le calcium intervient dans la différentiation des kératinocytes. In vivo, on constate l'existence d'un gradient calcique croissant depuis les couches basales vers les couches superficielles de l'épiderme. D'autres oligo-éléments (zinc, cuivre, manganèse ), jouent un rôle anti-radicalaire et par conséquent participe à l'élimination des radicaux libres qui favorisent le vieillissement et la carcinogenèse. (Le zinc à un rôle anti-inflammatoire sur les kératinocytes. Le cuivre intervient dans la synthèse de la kératine). La régulation de la cicatrisation fait intervenir également des hormones et facteurs apparentés. Cependant à forte concentration (10-6 M), l'acide rétinoïque inhibe la différenciation épidermique, en se liant à des récepteurs nucléaires qui permettent la régulation de l'expression de gène codant pour des protéines épidermiques. De la même manière, les vitamines telle que la vitamine A qui stimulent la division mitotique ou encore la vitamine D qui inhibe la prolifération des kératinocytes et induit leur différentiation en stimulant la synthèse de kératines et l'activité transglutaminase

23 Chapitre I Introduction: La peau I.B.2. LE DERME Le derme, couche sous-jacente à l'épiderme, est innervé et très vascularisé et renferme les glandes annexes (glande sudoripares, glandes sébacées et des follicules pileux). Cette couche est ainsi divisée en deux parties: le derme papillaire (ou superficiel) riche en cellules, et en profondeur le derme réticulaire (ou profond). Ces couches sont riches en fibres (fibre de collagène et d'élastine) et représente environ 4/5 du derme. La limite entre les deux parties n'est pas toujours visible au microscope. Le derme est séparé de l'épiderme par une membrane basale, bien visible sur la coloration PAS (Periodic acid-schiff) délimitant les papilles dermiques par ses ondulations. Cette structure permet d'augmenter considérablement la surface d'échange dermo-épidermique et de s'adapter à ses étirements. La présence de replis dermoépidermique (à l'origine du réseau micro-dépressionnaire de surface) compense ainsi le peu d'élasticité de l'épiderme. I.B.2.1. CELLULES DU DERME Les cellules présentent dans le derme sont regroupées en deux groupes. Le premier est composé de fibroblastes ces cellules fusiformes dont le rôle principal est la synthèse des composantes de la matrice extracellulaire (MEC) tel que: le collagène, l'élastine, la substance fondamentale et des glycoprotéines. Le deuxième groupe est composé des cellules migratrices, impliquées dans les mécanismes de défense et de réponse immunitaire: leucocytes, mastocytes, macrophages. I.B.2.2. ORGANISATION DU DERME La Matrice ExtraCellulaire désigne tous les composants matriciels de l'espace extracellulaire de tous les tissus, dont le tissu conjonctif de la peau. Il s'agit de macromolécules produites par des cellules, et sécrétées dans l'espace extracellulaire où elles sont immobilisées par des interactions avec d'autres molécules. Le volume relatif de la MEC dans le derme reflète son rôle assez important. L'ensemble de ce réseau fibrillaire baigne dans la substance fondamentale. Les fibres sont en grande partie du type collagène ou élastine. Le rôle essentiel des 25 types de collagène est d'absorber les forces de tension. Le derme est particulièrement constitué de fibres de collagène de types I et de type III (fibres de réticuline). Les fibres d'élastine mises en évidence par la coloration d'orcéine, s'organisent en réseau. Elles sont constituées d'une protéine, l'élastine, qui possède des propriétés mécaniques exceptionnelles car elle peut s'allonger ou se rétrécir

24 Chapitre I Introduction: La peau La substance fondamentale est formée d'eau (20 à 40% d'eau totale du corps), de sels minéraux et de macromolécules tels que les glycosaminoglycanes et les glycoprotéines de structure. Le derme papillaire est formé de fibres de réticuline et de fibres élastiques lâches et fines baignant dans une substance fondamentale abondante. Une couche de derme papillaire se prolonge autour des annexes. Le derme réticulaire est un tissu conjonctif plus dense dont les fibres sont mieux organisées. Cette couche présente une épaisseur variable en fonction de l'âge (augmentation au cours de l'enfance et l'adolescence, puis stabilisation et diminution après 50 ans), et de la région (le derme du dos est plus épais que ce lui des membres). I.B.3. L'HYPODERME L'hypoderme est le tissu graisseux sous-cutané. C'est la couche la plus profonde de la peau. Il est composé de tissus conjonctifs spongieux parsemés d'adipocytes qui emmagasinent l'énergie. Ces cellules graisseuses sont groupées en un gros amas en forme de coussins. I.C. VASCULARISATION DE LA PEAU La vascularisation cutanée est très abondante et liée aux nombreuses fonctions de la peau. Elle assure non seulement l'oxygénation et la nutrition des différentes structures de la peau, mais aussi le contrôle de la thermorégulation, le maintien de la pression artérielle et de l'équilibre hydrique de l'organisme. Boucle capillaire Plexus superficiel Plexus profond Figure 3: Schéma de la vascularisation de la peau, montrant les 2 plexus et les boucles papillaire[6, 8]

25 Chapitre I Introduction: La peau L'apport du sang provient des artères sous cutanées qui cheminent en profondeur parallèlement à la surface cutanée et envoie des collatérales dans le "septa" de l'hypoderme. À la base du derme ce réseau forme le plexus profond. De ce plexus partent des artérioles plus fines qui forment au niveau de jonction du derme réticulaire et derme papillaire, le plexus superficiel. De ce dernier naissent les capillaires artériels qui se distribuent dans les papilles dermiques et se prolongent par les capillaires veineux en formant une anse capillaire. Cette circulation sanguine n'atteint pas l'épiderme, d'où sa non vascularisation. (Figure.3) La circulation veineuse est parallèle à la circulation artérielle constituant les capillaires papillaires, plexus superficiel, plexus profond, veine sous cutanée. Les vaisseaux lymphatiques ont un trajet pratiquement parallèle au réseau sanguin. Il existe un capillaire en doigt de gant au niveau de chaque papille. Cette distribution permet la mise en place d'anastomoses capables de court-circuiter une partie du réseau vasculaire. Au niveau de la peau, existent des anastomoses pré-capillaires (entre artérioles précapillaires et veinules post-capillaires) et artério-veineuses au niveau du derme. Cellesci, entouré de fibres nerveuses et musculaires lisses, forment le glomus de Masson. Lorsque les fibres musculaires sont relâchées, le glomus s'ouvre, permettant un retour rapide du sang. Enfin, la régulation du débit sanguin est assurée de façon directe par le système nerveux sympathique (dont la stimulation entraîne une vasoconstriction), et de façon indirecte par différents stimuli: mécanique (le grattage), physique (la température) ou chimique (la pression partielle en oxygène, en gaz carbonique ou le ph). I.D. INNERVATION DE LA PEAU La peau constitue l'organe du toucher, où se distinguer l'innervation sensitive et végétative. La première est formée d'un réseau dermique de fibres nerveuses et des récepteurs. Ces récepteurs sont sensibles aux stimulations mécaniques, thermiques et douloureuses. Les fibres nerveuses forment le plexus dermique profond à la jonction dermo-hypodermique et le plexus superficiel du derme papillaire et réticulaire. Les terminaisons nerveuses issues de ces plexus forment deux types de récepteurs sensoriels, libres en majorité ou encapsulés (corpuscules spécialisés, mecanothermorécepteurs). Les corpuscules les plus connus sont les corpuscules de Meissner, situés dans les papilles dermiques des zones sensibles à la friction (paume, plante, peau glabre, lèvre et organe génitaux), et les corpuscules de Pacini, stimulés par les fortes pressions, situés dans le derme profond, particulièrement au niveau des doigts (Figure.4)