Utilisation d'un modèle de tissu ex vivo pour étudier la régénération de la peau suite à des stimuli de micro-aiguilles

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 18115 (2022) Citer cet article

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Le microneedling est une procédure populaire de resurfaçage et de rajeunissement de la peau. Afin de développer de meilleurs produits complémentaires pour les consommateurs, il existe un besoin scientifique d'établir une meilleure compréhension du mécanisme dans lequel le microneedling stimule la régénération de la peau. Le but de cette étude est de développer un modèle tissulaire ex vivo physiologiquement pertinent qui imite étroitement la procédure de microneedling réelle pour élucider son mécanisme d'action. Dans cette étude, la peau humaine ex vivo a été soumise à un traitement de microneedling et cultivée pendant 6 jours. L'analyse histologique a démontré que la peau ex vivo était capable de guérir d'une blessure par microneedling tout au long de la période de culture. Le traitement Microneedling a stimulé la prolifération et le renouvellement de la barrière cutanée. La procédure a également augmenté les niveaux de cytokines inflammatoires et de facteurs de croissance angiogéniques de manière dynamique et dépendante du temps. Le tissu a montré des signes distinctifs de régénération épidermique par des changements morphologiques et moléculaires après le traitement. Il s'agit de l'un des premiers travaux à ce jour qui utilise de la peau ex vivo micro-aiguilletée pour démontrer son comportement régénérateur. Notre modèle récapitule les principales caractéristiques du traitement par microneedling et permet d'évaluer les futurs actifs cosmétiques utilisés en association avec le microneedling.

Les procédures esthétiques mini-invasives sont des options populaires pour les consommateurs à la recherche de solutions aux problèmes cosmétiques1. Les progrès technologiques des dernières décennies ont permis des options esthétiques facilement accessibles et abordables pour le rajeunissement et la correction de la peau du visage2. Parmi les procédures mini-invasives, le microneedling est un traitement cosmétique populaire et en pleine croissance3. Le microneedling a montré son efficacité dans le rajeunissement de la peau, le remodelage des cicatrices, le mélasma et d'autres troubles pigmentaires de la peau2,4,5,6,7,8. Elle est obtenue en utilisant des aiguilles solides pour perforer l'épiderme (ou le derme, selon la longueur de l'aiguille), ce qui crée des microplaies qui déclenchent une cascade de cicatrisation en aval9. Ces microplaies peuvent également servir de canaux microscopiques pour que de grosses molécules franchissent la barrière cutanée et pénètrent dans les couches plus profondes du tissu10. La procédure cosmétique de microneedling induit une régénération de la peau et permet une meilleure pénétration des actifs dans les produits post-procédure11.

Les appareils courants sur le marché vont des rouleaux mécaniques aux stylos électriques automatisés. Chaque instrument varie en fonction de la longueur et de la densité de l'aiguille, en plus de la vitesse de l'aiguille (dans le cas d'appareils électriques). Les dermarollers à usage domestique (longueur d'aiguille inférieure à 0,5 mm) ont démontré leur capacité à réduire l'apparence des pores et des ridules et à améliorer l'absorption des produits de soin de la peau12. Pendant ce temps, le microneedling réalisé en milieu clinique avec un dermapen automatisé (longueur d'aiguille entre 0,5 et 3,5 mm) a créé des microplaies plus profondes qui ont induit une néoélastogenèse et une néocollagénèse12. Deux des dermapens les plus couramment utilisés en clinique sont les appareils Candela Exceed (Exceed, Amiea Med, MT.DERM GmbH, Berlin, Allemagne) et SkinPen (Crown Aesthetics, Dallas, TX, États-Unis). Le dispositif de micro-aiguilletage médical Candela Exceed est un système qui utilise des vitesses d'aiguille et des profondeurs de pénétration réglables pour traiter les cicatrices d'acné et les rides13. De même, le SkinPen est indiqué pour le traitement des cicatrices d'acné et l'induction du rajeunissement de la peau. Il a été cliniquement démontré que l'utilisation d'un dermapen avec une longueur d'aiguille de 1,0 mm améliorait considérablement la texture et l'étanchéité de la peau14.

Une meilleure compréhension du mécanisme d'action derrière le microneedling est nécessaire non seulement pour aider à améliorer les soins aux patients, mais peut également offrir des opportunités pour réguler les voies moléculaires spécifiques aux traitements de microneedling15. Cela ouvre également des possibilités d'associer des traitements à des actifs cosmétiques spécifiques pour augmenter les résultats de la procédure et réduire les effets indésirables11. Par conséquent, le but de cette étude est de développer un modèle de tissu humain ex vivo physiologiquement pertinent qui imite étroitement les conditions de la procédure de microneedling pour élucider son mécanisme d'action.

De la peau fraîche ex vivo (10 donneurs âgés de 37 à 64 ans, femmes, 4 donneurs afro-américains, 4 donneurs caucasiens et 2 donneurs hispaniques) a été acquise un jour après la procédure de plastie abdominale (BioIVT, Westbury, NY, USA). L'étude a été approuvée par le WCG IRB (numéro de suivi IRB : 20180798). L'utilisation d'une procédure post-corrective de tissu d'abdominoplastie humaine a reçu le consentement éclairé de tous les donneurs. Toutes les expériences ont été réalisées conformément aux directives et réglementations en vigueur.

À la réception, la couche d'hypoderme a été retirée et le tissu a subi deux lavages au tampon phosphate salin (PBS) pour nettoyer les résidus de sang. Le tissu a ensuite été soumis à un traitement à l'aide d'un stylo à micro-aiguilles (aiguilles à 36 broches, pointes de cartouches Dr. Pen A6, Dr. Pen Inc, San Jose, Californie, États-Unis) avec une longueur d'aiguille de 1,5 mm. Le tissu a été soumis à 5 passages de la micro-aiguille16,17. Après le traitement, des biopsies cutanées de 1,2 cm de diamètre ont été créées (un minimum de N = 3 par condition) et cultivées à l'interface air-liquide. Les explants de peau non soumis au microneedling ont servi de groupe témoin non traité. Tous les échantillons ont été cultivés dans le milieu Eagle modifié de Dulbecco (650 µL par puits, DMEM avec 10 % de sérum bovin fœtal et 1 % de pénicilline-streptomycine) à 37 °C et 5 % de CO2. Les médias ont été changés tous les deux jours à l'exception des week-ends. Après une période de culture de 6 jours, toutes les biopsies ont été traitées pour une analyse histologique et immunohistochimique.

Les tissus cutanés ex vivo ont été traités pour la coloration à l'hématoxyline et à l'éosine (H&E) (Reveal Biosciences, San Diego, CA, USA) en utilisant un protocole standard. La coloration immunohistochimique a été réalisée à l'aide d'un immunocolorant automatisé Leica Bond (Reveal Biosciences, San Diego, CA, USA). Les échantillons de tissus ont été fixés dans du formol à 10 %, traités et inclus dans de la cire de paraffine. La récupération d'antigène induite par la chaleur a été effectuée à l'aide du tampon de récupération d'épitope Leica Bond et la peroxydase endogène a été bloquée pendant 20 minutes. Cela a été suivi par le blocage de la liaison d'anticorps non spécifique à l'aide d'une protéine Novolink pendant 30 min. Les coupes ont ensuite été incubées avec l'anticorps primaire (Mouse Monoclonal anti-Filaggrin, dilution 1:200, Cat # MA5-13440, Thermofisher, Waltham, MA, USA). L'anti-filaggrine a été détecté et visualisé avec la 3'3 diaminobenzidine (DAB). Toutes les coupes ont ensuite été contre-colorées avec une coloration nucléaire à l'hématoxyline. L'anticorps primaire a été appliqué sur un tissu coloré contre Ki67 pendant une nuit à 4 ° C (anti-Ki67, Rabbit Monoclonal, dilution 1: 100, Cat # ab16667, Abcam, Waltham, MA, USA). IgG anti-lapin d'âne Alexa Fluor 647 a été appliqué pendant 60 min suivi d'une contre-coloration nucléaire au DAPI. Les coupes colorées contre la Transglutaminase-1 (TGM-1) ont été incubées avec l'anticorps primaire TGM-1 (anti-TGM-1, Mouse Monoclonal, dilution 1:100, Cat# pab0060, Covalab, Bron, France). Les images ont été acquises avec un microscope central EVOS XL et un microscope à fluorescence (Leica DM500, Wetzlar, Allemagne). L'intensité de la coloration a été rapportée en calculant la densité optique de la coloration à l'aide de MATLAB R2020a. L'analyse d'image pour les anticorps Ki67 et TGM-1 a été calculée en utilisant 2 champs de vision à partir de 2 échantillons biologiques avec un total de 2 donneurs par anticorps. Pour Filaggrin, 2 champs de vision par échantillon, 3 échantillons biologiques par donneur, 5 donneurs avec N = 30 au total ont été utilisés pour les calculs. Toutes les analyses d'images pour les échantillons de filaggrine ont utilisé les mêmes paramètres.

Dans cette étude, le surnageant (média sécrété par les explants) du jour 1 et du jour 6 a été collecté pour évaluer 20 cytokines et chimiokines. Les médias du point temporel du jour 6 ont été accumulés à partir du changement de média le plus récent le jour 4 de la culture. Le réseau de cytokines multiplex (Inflammation 20-Plex Human ProcartaPlex™ Paneld, Thermofisher, Waltham, MA, USA) a été réalisé à l'aide du système d'instruments Luminex™ MAGPIX™ (Thermofisher, Waltham, MA, USA) conformément aux instructions du fabricant. Le TGF-β a été évalué conformément aux instructions du fabricant avec des kits ELISA commerciaux (TGF-β, Cat # DY240, R&D Systems, Minneapolis, MN, USA). En raison de la variation de la taille des tissus de différents donneurs, la taille de l'échantillon d'un donneur pour chaque condition de traitement variait entre 3 et 6 biopsies.

La résistance électrique transépithéliale (TEER) est couramment utilisée pour mesurer l'intégrité de la jonction serrée d'une monocouche épithéliale et évaluer la fonction de barrière cutanée18. Afin de mesurer à travers la peau ex vivo, un adhésif biocompatible a été utilisé pour sceller l'espace entre la peau et la paroi du transwell (Kwik-Cast Sealant, World Precision Instrument, Sarasota, FL, USA). Après le scellement du tissu, les mesures TEER ont été acquises le jour 0 juste après l'application de la procédure de microneedling, puis mesurées jusqu'au jour 6 (EVOM2, World Precision Instrument, Sarasota, FL, USA). Pendant les mesures, le transwell a été rempli de 500 µL de DPBS (Thermofisher, Cat # 14190144, Waltham, MA, USA) dans la région apicale et de 2 mL de DPBS dans la région basale. La contribution du transwell seul a été mesurée et soustraite des valeurs de l'échantillon. La valeur TEER en Ω cm2 a été obtenue en multipliant la résistance électrique par la surface cutanée.

Les échantillons de peau utilisés pour la réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR) ont été fixés dans du RNAlater (Sigma, Cat # R0901, St. Louis, MO, US) pendant 2 h à température ambiante et stockés à - 80 ° C. Trois explants de peau individuels d'un donneur ont été utilisés pour chaque groupe de traitement. Les échantillons ont été rompus par battement de billes dans un tampon de lyse et l'ARN a été isolé à l'aide d'un kit Qiagen RNeasy (Qiagen, Cat # 74106, Hilden, Allemagne) conformément au protocole du fabricant. La concentration et la pureté de l'ARN ont été déterminées à l'aide d'un spectrophotomètre Nanodrop 2000 (Thermofisher, Waltham, MA, USA). L'ADNc a été généré à partir de 230 ng d'ARN par échantillon à l'aide d'un kit de synthèse d'ADNc haute capacité (Thermofisher, Cat # 4368814, Waltham, MA, USA) conformément aux instructions du fabricant pour le traitement du test à tube unique Taqman. Les réactions qPCR ont été effectuées à l'aide de tests d'expression génique Taqman validés. Les plaques ont été analysées à l'aide de l'instrument Life Technologies QuantStudio 12K Flex. Chaque gène a été dosé en double. Les amorces pour K5, K14, NOTCH1, PCNA et PPARD ont été utilisées selon le protocole Applied Biosystems. Les résultats ont été normalisés à l'aide du gène de référence PPIA, obtenu auprès d'Applied Biosystems. Les résultats finaux ont été interprétés comme des valeurs de QR normalisées pour le groupe de traitement témoin.

Les données ont été évaluées à l'aide du test t de Student et de l'ANOVA à deux facteurs avec le test Holm-Sidak à comparaisons multiples. Les différences entre les groupes ont été comparées à l'aide de Graphpad Prism 9.0.1 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA).

Dans cette étude, les effets de la procédure de microneedling sur le tissu cutané humain allant du niveau moléculaire au niveau tissulaire ont été étudiés. Les résultats ont illustré les changements dans la morphologie de la cicatrisation des tissus, les marqueurs de la fonction barrière, les cytokines pro-inflammatoires et les facteurs de croissance impliqués dans les différentes phases de la cicatrisation des plaies et l'expression des gènes de l'homéostasie épidermique.

La morphologie du tissu a été évaluée en utilisant la coloration H&E. Comme le montre la figure 1c, des micro-perforations dans tout l'épiderme ont été observées après 5 passages de traitement par microneedling (MN). Dans des conditions d'aiguille de 1,5 mm de longueur, les aiguilles ont atteint la région papillaire dermique. Un saignement ponctuel, qui est généralement utilisé comme point final fiable pour la procédure dans les cliniques, a été observé dans les tissus (Fig. 1f supplémentaire)6. Après 6 jours de culture, les échantillons témoins (Fig. 1b) ont conservé une morphologie similaire par rapport aux échantillons du jour 0 (Fig. 1a). La plaie du groupe MN (Fig. 1d) a montré un processus de cicatrisation avec des kératinocytes recouvrant la zone lésée. L'effet de différentes longueurs et passes sur la création de micro-perforations dans le tissu cutané a également été évalué (Fig. 1 supplémentaire). Il a illustré que l'aiguille de 0,25 mm de longueur peut pénétrer à travers l'épiderme de la couche supérieure, tandis que les aiguilles de 1,0 et 1,5 mm de longueur atteignent la couche dermique.

Caractérisation du tissu cutané ex vivo. Coloration H & E du tissu du groupe témoin (a, b) et du tissu traité par micro-aiguille (MN) aux jours 0 et 6 (c, d). ( e ) Les valeurs de TEER qui indiquent l'intégrité de la fonction de barrière de jonction serrée du tissu ex vivo au jour 0 et au jour 6 (N = 4 échantillons biologiques, 1 donneur). TEER a été statistiquement testé en utilisant une ANOVA à deux voies avec un test Holm-Sidak à comparaison multiple. Les différences statistiques sont notées **P ≤ 0,01, ***P ≤ 0,001. Barre d'échelle 50 µm.

La fonction de barrière cutanée après microneedling a été étudiée à l'aide de la résistance électrique transépithéliale (TEER) et de la coloration immunochimique. Les valeurs TEER du tissu traité avec MN ont chuté de manière significative immédiatement après la procédure, indiquant que la barrière cutanée est compromise (Fig. 1e). Après 6 jours de culture, la valeur TEER du tissu MN est passée de 393,7 ± 93,2 à 5685 ± 3659,5 Ω cm2. Cependant, la fonction de barrière des tissus micro-aiguilletés n'a pas été entièrement restaurée lorsqu'elle a été comparée au groupe témoin (11 936,7 ± 11,6 Ω cm2), indiquant que le tissu subissait encore des phases de cicatrisation.

L'immunomarquage avec l'anticorps anti-Ki67 (Fig. 2a – c) a confirmé la prolifération des kératinocytes à partir des tissus récoltés au jour 6. Le nombre de cellules Ki67 colorées positivement était significativement plus élevé dans le tissu traité par MN (37,7 ± 13,2 %) par rapport au témoin. groupe (13,7 ± 2,5 %). Cela suggère que la procédure MN stimule la prolifération des kératinocytes en tant que mécanisme de réparation autour des sites de plaies5. Les données quantitatives de PCR suggèrent une régulation à la hausse de K5 et K14 (Fig. 2 supplémentaire), ce qui confirme en outre que la procédure a stimulé la prolifération des kératinocytes dans la couche basale de l'épiderme.

Régénération épidermique de tissus ex vivo avec et sans procédure de microneedling. Les kératinocytes des groupes contrôle (a) et MN (b) expriment le marqueur de prolifération Ki67 au jour 6 (rose, N = 8, 2 champs de vision issus de 2 échantillons biologiques par traitement, 2 donneurs). Les noyaux ont été colorés au DAPI (bleu). Les lignes pointillées blanches indiquent la limite dermo-épidermique. ( c ) Le niveau de prolifération cellulaire basale a été quantifié sur la base des cellules positives Ki67 dans plusieurs régions de l'épiderme. ( d, e ) Immunomarquage pour le marqueur de différenciation Filaggrine dans les groupes de traitement témoin et MN. ( f ) Intensité normalisée de la filaggrine des groupes témoins et MN (N = 30, 2 champs de vision par échantillon, 3 échantillons biologiques par donneur, 5 donneurs). ( g, h ) Immunomarquage pour le marqueur de différenciation TGM-1 dans les groupes de traitement témoin et MN. (i) Intensité TGM-1 normalisée des groupes témoins et MN (N = 8, 2 champs de vision à partir de 2 échantillons biologiques par traitement, 2 donneurs). Test t de Student, *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,01, ***P ≤ 0,001, ****P ≤ 0,0001. Barre d'échelle 100 µm.

De plus, une régulation à la hausse de la filaggrine (Fig. 2d – f) et du TGM-1 (Fig. 2g – i) a également été observée dans le groupe traité par MN. L'activité de la filaggrine et du TGM-1 est cruciale pour le processus d'assemblage de l'enveloppe cornée et explique donc l'augmentation de l'épaisseur épidermique après microneedling chez des sujets humains dans des études cliniques et animales antérieures 5,7.

Pour démontrer que ce modèle porte une composante importante de la communication croisée cellule-cellule dans les premiers stades de la cicatrisation, des facteurs de croissance sélectionnés, des cytokines et des chimiokines impliquées dans le mécanisme de réparation ont été analysés en étudiant le surnageant de culture tissulaire (Figs. 3, 4) . L'analyse des facteurs de croissance révèle que la procédure de microneedling a stimulé une régulation à la hausse significative du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF), du facteur de croissance des fibroblastes (FGF) et de l'insuline (Fig. 3a – d). L'activation des protéines ci-dessus est typiquement représentative des premiers stades de la réparation tissulaire. Fait intéressant, le niveau de sécrétion du facteur de croissance transformant bêta (TGF-β, Fig. 3e) était significativement plus élevé dans les tissus traités par microneedling au jour 6 de la culture, mais pas dans les 24 h suivant la culture. De plus, il a été rapporté que le facteur de nécrose tumorale (TNF-α) était fortement impliqué dans le processus précoce de cicatrisation des plaies dans des études animales19. Ici, une régulation à la hausse significative dans le groupe traité par MN au jour 1 a été observée, suivie d'une diminution au niveau de référence au jour 6 (Fig. 3f).

Quantification des facteurs de croissance dans le tissu ex vivo. ( a – f ) L'expression des facteurs de croissance a été mesurée en pg / ml à l'aide d'un réseau de cytokines multiplex. Le milieu a été prélevé à J1 et J6 (N = 4, 2 échantillons biologiques par donneur, 2 donneurs). Test t de Student, *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,01, ***P ≤ 0,001, ****P ≤ 0,0001.

Quantification des cytokines pro-inflammatoires dans le tissu ex vivo. ( a – g ) L'expression des facteurs de croissance a été mesurée à l'aide d'un réseau de cytokines multiplex. Les milieux ont été collectés au jour 1 et au jour 6 (N = 4, 2 échantillons biologiques par donneur, 2 donneurs). Test t de Student, *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,01, ***P ≤ 0,001, ****P ≤ 0,0001.

L'analyse des cytokines a révélé une réponse dépendante du temps de libération du tissu soumis à des stimuli de microneedling. L'expression de l'IL-1α a culminé 1 jour après la blessure tandis que l'angiogenèse associait des chimiokines telles que la P-sélectine, la E-sélectine, le facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages (GM-CSF) et la molécule d'adhérence intercellulaire soluble-1 (sICAM-1 ) a continué d'augmenter au cours de 6 jours (Fig. 4). D'autre part, l'expression de la métalloprotéinase matricielle 1 (MMP-1) avait tendance à être plus élevée au jour 6 par rapport au jour 1 (Fig. 4d), mais ne s'est pas avérée statistiquement significative dans ce modèle. De plus, l'expression de l'IL-17A, de l'IL-4, de l'IL-10, de l'IL-13 et de l'IP-10 était inférieure à la limite de détection et aucun changement significatif n'a été observé. L'analyse de l'expression génique a révélé que le groupe traité par MN avait une expression légèrement accrue de PPARdelta (PPRD) par rapport au groupe témoin au jour 6 (Fig. 2 supplémentaire).

Le microneedling est une option populaire dans le portefeuille de procédures esthétiques en raison de son temps d'arrêt minimal et de sa disponibilité pour une utilisation à la fois au niveau domestique et professionnel6. Il est démontré qu'il a un large éventail d'applications cibles, des soins de la peau à la perte de cheveux20. Les évaluations cliniques ont montré une efficacité dans le ciblage d'un large éventail d'applications dans de nombreux types de peau, en particulier dans le photovieillissement, les cicatrices d'acné, les rides, la dyspigmentation et l'apparence générale de la peau21,22,23,24,25. La majorité des patients qui ont subi un traitement par microneedling pour les cicatrices d'acné ont démontré une amélioration clinique d'au moins deux grades selon le système de notation des cicatrices d'acné Goodman et Baron26,27,28.

Ogunjimi et al. ont rapporté dans une étude de 111 sujets que la procédure de microneedling crée des pores transitoires à la surface de la peau, entraînant une augmentation de la TEWL et une diminution de l'impédance cutanée avec un temps moyen de fermeture des micropores compris entre 2 et 4 jours10. Le temps de fermeture des micropores était significativement plus long chez les sujets à peau plus foncée par rapport aux groupes de sujets asiatiques et caucasiens. D'autres informations sur le fonctionnement du microneedling ont été décrites dans des modèles animaux et des études cliniques15,29,30,31. Un modèle de rat a démontré que la réponse inflammatoire est impliquée dans le processus de guérison après le microneedling grâce à des niveaux accrus de TGF-β jusqu'à 2 semaines après la procédure29. De plus, il y a eu une augmentation mesurable de l'épaississement épidermique, de l'expression génique du FGF7, du collagène I et III, ainsi que des niveaux accrus de collagène I et III et de GAG30. Des informations supplémentaires sur le mécanisme moléculaire du microneedling ont été fournies par Schmitt et al. en exposant la peau reconstruite en 3D à des stimuli de microneedling15. Ce modèle a signalé une augmentation du niveau de kératine 13, CCL11, IGF, TIMP3 et collagène III et VIII à 5 jours après le traitement par microneedling15. Fait intéressant, l'expression génique de nombreux marqueurs pro-inflammatoires tels que IL-1α, 1L-1β, IL-36, IL-4 et S100 a été nettement diminuée dans ce modèle15.

Un processus de cicatrisation typique de la peau se déroule via un schéma de phases qui se chevauchent, notamment l'inflammation, l'épithélialisation, la formation de tissu de granulation et le remodelage tissulaire. La diaphonie entre différents types de cellules cutanées et la signalisation sous-jacente du facteur de croissance paracrine sont essentielles pour coordonner les processus associés à la cicatrisation des plaies tels que la prolifération et la migration32,33,34. Le processus de cicatrisation de la peau ex vivo soumise à différents stimuli physiques, tels que des incisions, des brûlures, un traitement au laser ou des biopsies à l'emporte-pièce, a été largement étudié ; ceux-ci ont démontré la capacité du tissu à se réépithélialiser et à moduler à la fois le facteur de croissance et la libération de cytokines inflammatoires tout au long de sa période de culture pour guérir35,36,37,38. Cette capacité peut être attribuée aux caractéristiques uniques de la peau ex vivo. L'une des caractéristiques les plus notables est la présence de tous les types de cellules, y compris des niveaux détectables de cellules immunitaires jusqu'à 10 jours en culture, et sa capacité à maintenir une barrière cutanée robuste tout au long de la culture39. De plus, l'utilisation de peau ex vivo permet d'étudier l'effet de différents profils de donneurs (âge/sexe/ethnicité) et réduit la contrainte éthique lors des tests, par rapport aux évaluations animales ou cliniques. Cependant, le tissu est soumis à plusieurs limitations, telles que l'accessibilité, la durée de la période de culture ou la quantité de tissu reçue du donneur. Malgré ces limites, les caractéristiques uniques du tissu cutané ex vivo, en particulier lorsqu'elles sont comparées à des équivalents de peau humaine 2D ou reconstruits, permettent une solide compréhension préclinique du processus de cicatrisation des plaies grâce à la découverte du mécanisme d'action de différents stimuli physiques ou chimiques et se révéler un outil utile dans la recherche dermatologique38,40.

L'étude actuelle sur la peau ex vivo a adopté une approche globale pour comprendre la réponse moléculaire stimulée de la peau en fonction de différentes conditions de traitement par microneedling. Après le microneedling, la peau ex vivo a montré une réduction immédiate de l'impédance cutanée et de la capacité de cicatrisation chez tous les donneurs de peau au cours de la période de culture de 6 jours. Ces effets dans le tissu micro-aiguilleté étaient appréciables malgré tous les tissus subissant une manipulation physique via la procédure d'abdominoplastie, l'élimination du tissu hypodermique et la création d'explants de biopsie, ce qui peut avoir induit une augmentation systémique des molécules inflammatoires dans tous les échantillons. À notre connaissance, il n'y avait pas de différence de réponse en fonction des différents types de peau. Cette compréhension reflète la pratique standard courante de la procédure de microneedling et indique l'importance de tirer parti du processus de cicatrisation de la peau après le traitement. Dans cette étude, la peau a montré une augmentation de la prolifération (Ki67) et des biomarqueurs de la barrière cutanée (TGM-1 et Filaggrine), ce qui a démontré que l'amélioration des biomarqueurs liés au renouvellement de la barrière faisait partie de la réponse robuste de la peau aux stimuli de microneedling. La peau ex vivo a démontré un processus de réparation semblable à un manuel, comme démontré dans l'évaluation de plus de 20 facteurs de croissance et de cytokines pro-inflammatoires à 1 jour et 6 jours après le traitement par microneedling, d'un événement synchronisé entre les cytokines pro-inflammatoires (régulation à la hausse immédiate de TNF-α et IL-1α & β, TGF-β et MMP-1 au jour 6) avec des facteurs pro-angiogéniques (niveau accru de VEGF, PDGF et FGF aux deux moments).

Il existe une excellente occasion d'améliorer le résultat esthétique immédiatement après la procédure et les jours suivants en associant le microneedling à différents actifs en raison de l'amélioration de la pénétration cutanée des actifs cosmétiques41,42,43. Les antioxydants tels que la vitamine C, utilisés en conjonction avec le microneedling, ont été étudiés pour le traitement des cicatrices d'acné et du mélasma44. De plus, l'utilisation de plasma topique riche en plaquettes avec la procédure de microneedling s'est avérée plus efficace que le microneedling seul pour le rajeunissement de la peau, les cicatrices d'acné et la perte de cheveux44,45,46. Une autre étude clinique a indiqué que la combinaison de l'utilisation du traitement de microneedling avec 35% d'acide glycolique améliorait significativement l'apparence des cicatrices d'acné47. En général, il est conseillé aux patients d'utiliser une crème hydratante non allergique et un écran solaire physique afin de protéger la peau compromise après la procédure6.

Notre travail a fourni des informations supplémentaires sur les modèles de peau et de rat reconstruits en 3D en démontrant un comportement transitoirement accru de certains des marqueurs inflammatoires précoces classiques. Certains des marqueurs à réponse rapide ont culminé au jour 1 et ont progressivement diminué 6 jours après le microneedling, tandis que les biomarqueurs liés au remodelage de la matrice ont augmenté ultérieurement. La réponse moléculaire observée dans notre modèle correspondait plus étroitement aux modèles de rats publiés par Aust et al. et moins avec le modèle de peau reconstruite en 3D15,29,30. La différence peut potentiellement être attribuée à la différence entre les modèles de peau ainsi qu'au moment du traitement après le microneedling.

En résumé, l'étude actuelle a créé un modèle ex vivo non animal et physiologiquement pertinent pour mieux comprendre le mécanisme d'action du microneedling. Ce modèle reflète également le processus dynamique de cicatrisation des plaies et renforce la compréhension clinique actuelle de la procédure de microneedling. Nous croyons que ce modèle peut être une plate-forme importante pour la découverte future d'actifs qui peuvent mieux augmenter les résultats de microneedling et la norme de soins pour les patients et les consommateurs.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

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Les auteurs tiennent à remercier le Dr Yung-Hao Tsou pour ses contributions techniques

L'Oréal Recherche et Innovation, Clark, NJ, États-Unis

Xue Liu, Rebecca Barresi, Kun Qian, I-Chien Liao, Qian Zheng & Charbel Bouez

Médecins de soins de la peau, Chestnut Hill, MA, États-Unis

Michel Kaminer

Episkin, Lyon, France

Fabienne Thillou & Michel Bataillon

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XL a conçu et réalisé des expériences, analysé des données et co-écrit l'article ; RB a réalisé des expériences, co-écrit l'article ; FT et MB ont effectué une analyse histologique ; I.-CL a conçu les expériences et co-écrit l'article ; MK a examiné et guidé la conception de l'expérience, a co-écrit l'article ; KQ a examiné et guidé la conception de l'expérience, a co-écrit l'article ; QZ et CB ont examiné, guidé et supervisé la conception de l'expérience, co-écrit l'article.

Correspondance à I-Chien Liao.

Le Dr Michael Kaminer a reçu des honoraires de conseil de L'Oréal Recherche et Innovation. Les autres auteurs n'ont aucun conflit d'intérêts.

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Réimpressions et autorisations

Liu, X., Barresi, R., Kaminer, M. et al. Utilisation d'un modèle tissulaire ex vivo pour étudier la régénération de la peau suite à des stimuli de micro-aiguilles. Sci Rep 12, 18115 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-22481-w

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Reçu : 18 avril 2022

Accepté : 14 octobre 2022

Publié: 27 octobre 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-22481-w

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