de myofibroblastes - Académie Nationale de Pharmacie

30 novembre 2011,
Conférence HYGIA, en partenariat avec LVMH-Recherche,
Académie Nationale de Pharmacie,
Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques,
Université Paris-Descartes, Paris
Cicatrisation et régénération tissulaire,
des approches thérapeutiques nouvelles
A. DESMOULIERE
Département de Physiologie
Faculté de Pharmacie,
Université de Limoges,
France
Intensité de la réponse
Réparation tissulaire : les différentes étapes
Phase vasculaire
et inflammatoire
Phase de
prolifération
Phase de
maturation
Dépôt d’une Développement Formation
matrice
d’une
du tissu de
provisoire
cicatrice
granulation
Temps
Phase de prolifération
• Envahissement du site de la lésion par les
fibroblastes qui acquièrent un phénotype
myofibroblastique
myofibroblaste
fibroblaste
"remodelage"
TIMP : "Tissue Inhibitor
of Metalloproteinases"
MEC
+
Protéases et TIMPs
Propriétés contractiles conférées par
l’expression d’actine α-musculaire lisse
Activité de sécrétion conduisant à un important
dépôt de matrice extracellulaire (MEC)
Facteurs solubles (TGFβ
β1)
et/ou composants de la MEC
(fibronectine ED-A)
Illustration schématique montrant
l’évolution du phénotype (myo)fibroblastique
Fibroblaste
+
Migration
déactivation
Proto-myofibroblaste
Fibres de stress (actines cytoplasmiques)
Prolifération
Myofibroblaste
+
Fibres de stress (actine
alpha-musculaire lisse)
apoptose
Dépôt de MEC
Contraction
Matrice
extracellulaire
Phase de maturation
• Diminution de la cellularité
et réorganisation vasculaire
(apoptose des myofibroblastes
et des cellules endothéliales)
• Remodelage matriciel
Desmoulière et al. Apoptosis mediates the decrease in cellularity during
the transition between granulation tissue and scar. Am J Pathol 1995
Stress
mécanique
Epiderme
Derme
Hypoderme
Interactions entre le derme et l’épiderme :
le derme soutient et nourrit l’épiderme
épiderme
jonction
dermo-épidermique
fibroblaste
derme
matrice
vaisseau
sanguin
Rôle de l’environnement “mécanique” dans le développement
des myofibroblastes
Rôle du "transforming
growth factor" β1 (TGFβ1)
dans la différenciation
myofibroblasrique
Desmoulière et al. Transforming growth
factor-β
β 1 induces α-smooth muscle actin
expression
in
granulation
tissue
myofibroblasts and in quiescent and growing
cultured fibroblasts. J Cell Biol 1993
+ MEC
Serini et
crucial
induction
beta1. J
al. The fibronectin domain ED-A is
for
myofibroblastic
phenotype
by transforming growth factorCell Biol 1998
+ tension mécanique
Un modèle schématique
d’activation du TGFβ1 latent par
traction cellulaire
Hinz, Darby, Gabbiani, Desmoulière. The role
of the myofibroblast in fibrosis and cancer
progression. In “Tumor Associated Fibroblasts
and their Matrix”, Fusenig NE, Mueller MM
(eds), Springer, 2011
Réparation
pathologique
Lésion tissulaire
Réparation “normale”
"Clotting" et inflammation
Développement du
tissu de granulation
Formation de
la cicatrice
Plaies
chroniques
Prolifération non
contrôlée, cicatrisation
excessive (cicatrice
hypertrophique,
fibrose)
Intensité de la réponse
Cicatrisation excessive
Phase vasculaire
et inflammatoire
Phase de
prolifération
Phase de
maturation
X
Formation
d’une
cicatrice
Remodelage
Synthèse
Temps
Situations pathologiques caractérisées par la
présence (excessive) de myofibroblastes
Cicatrices
hypertrophiques
Fibrose des
poumons, des
reins, du
foie…
Maladie de
Dupuytren
Réaction stromale
aux tumeurs
épithéliales
Hinz, Darby, Gabbiani, Desmoulière. The role of the myofibroblast in fibrosis and cancer progression.
In ”Tumor Associated Fibroblasts and their Matrix”, Fusenig NE, Mueller MM (eds), Springer 2011
Facultés de Médicine et de Pharmacie,
CHU Dupuytren, Limoges
Le baron Guillaume Dupuytren (1777-1835)
est né près de Limoges. Les contractures
observées dans la maladie de Dupuytren
sont dues aux myofibroblastes.
Cicatrices hypertrophiques
Immunomarquage pour
l’actine α-musculaire lisse
Ehrlich, Desmoulière et al. Morphological and immunochemical differences
between keloid and hypertrophic scar. Am J Pathol 1994
Evolution des
cicatrices
hypertrophiques :
compression (immobilisation)
Pas de traitement
jde
Compression
jde
Costa et al. Mechanical forces induce scar remodeling. Study in non-pressure
versus pressure-treated hypertrophic scars. Am J Pathol 1999
jde : jonction
dermo-épidermique
Cicatrisation excessive : fibrose/cirrhose hépatique
foie normal
fibrose
cirrhose
La fibrose est due à un dépôt excessive de matrice extracellulaire
La cirrhose est un stade avancé de fibrose, caractérisé par la formation
de nodules de régénération (parenchyme) séparés par des septes fibreux
actine α-musculaire lisse
Réparation
pathologique
Lésion tissulaire
Réparation “normale”
"Clotting" et inflammation
Développement du
tissu de granulation
Formation de
la cicatrice
Plaies
chroniques
Prolifération non
contrôlée, cicatrisation
excessive (cicatrice
hypertrophique,
fibrose)
Intensité de la réponse
Plaies chroniques
Phase vasculaire
et inflammatoire
Phase de
prolifération
X
Développement
du tissu de
granulation
Synthèse
Dégradation
QUEL
PANSEMENT
POUR
QUELLE
PLAIE ?
Temps
Les différentes étapes
Phase vasculaire et inflammatoire :
dépôt d’une matrice provisoire.
> détersion (nettoyage de la plaie)
Phase de prolifération : développement
du tissu de granulation.
> bourgeonnement
Phase de maturation : formation de la
cicatrice.
> épidermisation
Gurtner et al. Wound repair and
regeneration. Nature 2008
Quel pansement pour quelle plaies ?
www.escarre.fr
Rôles des pansements
- Créer un milieu humide
- Maintenir le milieu humide
- Contrôler les exsudats
- Éviter la contamination externe
- Contrôler les odeurs
- Préserver le lit de la plaie
- Préserver la peau périlésionnelle
- Et favoriser la cicatrisation ?
Exsudat
Chaleur
La cicatrisation dirigée en milieu humide :
- maintenir l'exsudat séreux au contact de la plaie,
- entretenir un environnement de plaie chaud et humide.
Traitements récents et futurs
Pansements dits « actifs »
- régulateurs de l’action des
protéases ;
- contenant des facteurs de
croissance ou favorisant leur
action ;
- constitués de différents
éléments de la matrice
extracellulaire (collagènes,
élastine, acide hyaluronique) ;
Eming S, Smola H, et al. The inhibition of
matrix metalloproteinase activity in chronic
wounds by a polyacrylate superabsorber.
Biomaterials 2008.
contr.+
traité
avec
le PSA
MMP-9
MMP-2
- à base de miel (apithérapie) ;
…
(zymographie)
PSA : "polyacrylate superabsorber"
MMP : "matrix metalloproteinase"
Traitements récents et futurs
Pansements dits « actifs »
- régulateurs de l’action des
protéases ;
- contenant des facteurs de
croissance ou favorisant leur
action ;
- constitués de différents
éléments de la matrice
extracellulaire (collagènes,
élastine, acide hyaluronique) ;
pansement
« classique »
miel
- à base de miel (apithérapie) ;
…
Chirurgie
La couverture de la plaie peut se
faire au moyen de greffes
cutanées ou, le plus souvent, de
lambeaux.
+ les substituts cutanés
Matrice extracellulaire
Matrice extracellulaire + des cellules = derme reconstruit
Derme reconstruit + épiderme = peau reconstruite
Cicatrisation par la technique de pression négative
La thérapie par pression négative (TPN), par
application locale d’une pression négative (sous
atmosphérique) au travers de la surface de la
plaie grâce à une structure spongieuse, favorise la
cicatrisation.
Cette technique simple consiste à mettre en place dans la plaie
un bloc de mousse réticulée rendu étanche grâce à un film
adhésif transparent et à appliquer une force d’aspiration
(pression négative) grâce à une tubulure placée sur la mousse. Le
vide ainsi créé apporte alors un effet bénéfique à la plaie par
l’intermédiaire de différents mécanismes.
préservation d’un milieu
humide et tiède
diminution de la
charge bactérienne
application locale d’une
pression négative
mousse
non toxique
élimination du liquide
interstitiel (oedéme)
amélioration de la circulation sanguine
et de la perfusion dermique
stimulation du
tissu de granulation
Electrostimulation
Cette technique consiste à appliquer sur la plaie, des
stimulations électriques de basses fréquences.
Impulsions -
Migration des macrophages,
et des leucocytes
Réduction de l’œdème
Formation des capillaires
Action bactéricide (pH > 7)
…
Impulsions +
Migration des fibroblastes
Synthèse des protéines
Formation de capillaires
Action bactéricide (pH < 7)
…
impulsions électriques
de basse fréquence
négatives ou positives
diminution de la
charge bactérienne
+ +- +++ -amélioration de la circulation sanguine
et de la perfusion dermique
stimulation du
tissu de granulation
Réparation
de la peau
Régénération de la peau
Les cellules souches
Divisions asymétriques
Cellule
souche
Cellules
différenciées
Cellule
progénitrice
(progéniteurs précoces et tardifs)
Diminution des
capacités de prolifération
Augmentation du degré
de différenciation
d’après Rogister
totipotente
oeuf fécondé
masse cellulaire
interne (futur embryon)
allogreffe
trophoblaste
(futur placenta)
pluripotente
cellules souches
embryonnaires
stade blastocyste
multipotente
cerveau
cellules souches
adultes (ou
somatiques)
autogreffe
unipotente
peau,
tissu adipeux
crypte
intestinal
moelle osseuse
(sang + CSM)
Les cellules souches
Cellule
souche
Cellule
progénitrice
Cellules
différenciées
« Cellules souches pluripotentes induites »
Il est possible de reprogrammer des cellules différenciées pour leur faire
réacquérir des propriétés de cellules souches
Cultivated Adult Stem Cell Alternative for
Damaged tissuE (CASCADE)
Fibroblastes
Gel de collagène
Kératinocytes
Cellules souches/
stromales
mésenchymateuses
(moelle osseuse,
tissu adipeux…)
Derme
équivalent
Peau
équivalente
in vitro
Les sources de cellules souches/stromales
mésenchymateuses (CSM)
Tissu adipeux
Moelle
osseuse
Tissus extrafoetaux
Séparation et culture cellulaire
CD73
CD90
CD105
Séparation grâce
à des marqueurs
membranaires
Séparation par
adhésion puis
expansion
D’après Micallef et al. Use of mesemnchymal stem/stromal cells in skin repair. J Wound Technology 2011
Stratégies thérapeutiques
Echantillons
CSM amplifiées
bruts
Ingénierie
cellulaire/tissulaire
Pré-differenciation
Médecine régénératrice
Modifications
génétiques ex vivo
Analyses de :
- l’effet immunomodulateur.
- la survie cellulaire/la prise de
greffe à long terme.
- la tumorigénicité.
Choix du mode d’administration
et de la quantité de cellules
Choix du support (e.g.
matrice, biomatériaux)
et/ou
association de plusieurs
types cellulaires
D’après Micallef et al. Use of mesemnchymal stem/stromal cells in skin repair. J Wound Technology 2011
Le vieillissement cutané
http://www.ledocdunet.com/
les-rides-toutes-nos-explications-sur-les-rides/
http://www.lpgsystems.fr/endermologie/
endermolift/traitement.php
Détérioration
Développement
âge
Développement
Détérioration
Schéma représentant les relations entre les
(myo)fibroblastes et la matrice extracellulaire
Collagène
intacte
"Cross-links"
Peau photo-protégée ou jeune
tension
synthèse
mécanique de procollagène
Intégrines
normale
Fragments de
collagène
"Cross-links"
présence
de collagénases
normale
normale
Peau photo-exposée et/ou âgée
tension
synthèse
mécanique de procollagène
basse
présence
de collagénases
basse
élevée
d’après Fischer et al. Looking older: fibroblast collapse and therapeutic implications. Arch Dermatol 2008
> Combler les rides,
Matrice extracellulaire
Céramiques
Tissu adipeux
…
http://www.plurielles.fr/beaute/soins/
tout-savoir-sur-le-botox-botox-addict-anti-botox-elles-temoignent-6361524-402.html
> ou, avant leur apparition, stimuler les
cellules (myo/fibroblastes) capables de
maintenir/rétablir la fermeté de la peau.
plaies chroniques /
réparation normale /
cicatrisation excessive
production
de matrice
extracellulaire
microenvironnement
stress mécanique
prolifération
cellulaire
dégradation
de la matrice
extracellulaire
mort
cellulaire
(myo)fibroblastes
Collaborations et soutiens financiers
Genè
Genèva,
va, Suisse
G. Gabbiani
Paris, France
B. Coulomb
Ministère de l'Enseignement Supérieur
et de la Recherche
Melbourne, Australie
Australie
I.A.
I.A. Darby
Rio de Janeiro, Bré
Brésil
A.M.A. Costa
L.C. Porto
Toronto,
Toronto, Canada
B. Hinz
([email protected])