Des chercheurs du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) ont développé un équivalent peau humaine amélioré qui reproduit l'équilibre traction-force dans la direction latérale, une propriété qui contrôle la structure et la fonction physiologique de la peau.
Cette peau artificielle améliorera les analyses approfondies des fonctions physiologiques de la peau, apportera des solutions aux problèmes cutanés causés par les maladies ou le vieillissement et réduira le besoin d'expérimentation animale.
La peau fournit une barrière et un coussin physique qui protège le corps de l'environnement extérieur. En plus de répondre à des stimuli physiques externes tels que la pression et la tension, la peau est constamment dans un état «d'homéostasie tension» dans lequel les cellules proches de la couche externe de la peau maintiennent une tension stable et régulière grâce aux fibres de collagène.
Cette tension aide à garder les structures internes solides, mais flexibles. Lorsque la peau est coupée d'un organisme, elle se contracte dans le même sens que les fibres de collagène, la texture et la racine des cheveux sont alignées.
Bien que des modèles de peau synthétique aient été développés comme alternatives aux tests sur les animaux lors du développement de produits de soin sûrs et fonctionnels, il est difficile d'étudier la distribution de la tension dans le corps en raison de sa complexité.
En collaboration avec ROHTO Pharmaceutical Co., Ltd., l'équipe de recherche dirigée par Takashi Tsuji chez RIKEN BDR a développé un équivalent de peau humaine (HSE) qui reproduit l'équilibre de tension de la peau naturelle, et a exploré le rôle de l'homéostasie tensionnelle dans le contrôle de la structure de la peau. et la fonction.
L'équipe a d'abord expérimenté des moyens de construire un modèle de peau qui reproduit l'homéostasie tension. Les modèles de peau conventionnels rétrécissent pendant le processus de construction, ce qui élimine la tension et donc le collagène et les cellules du derme – la deuxième couche la plus externe de la peau – ne sont pas correctement orientés.
L'équipe a développé un nouveau modèle en prenant en sandwich la peau artificielle dans un récipient de culture et en fixant le degré de contraction.
Cela reproduit une homéostasie tension naturelle, le modèle ne rétrécit pas pendant la culture et sa structure tissulaire est similaire à celle de la peau naturelle, avec des fibres de collagène et des cellules alignées dans la même direction latérale que la tension.
De plus, les cellules fibroblastiques dermiques de ce modèle s'étiraient uniformément dans la direction latérale, indiquant que la reproduction de l'équilibre de tension est importante pour maintenir l'orientation du tissu cutané.
En explorant les mécanismes moléculaires sous-jacents à l'homéostasie de la tension cutanée, l'équipe a découvert que, par rapport à la peau artificielle sans tension, la peau synthétique avec équilibre de tension avait plus de fibres de collagène dans le derme, reproduisait plus de cellules cutanées primaires et avait une plus grande expression de certains gènes.
Cela signifie que l'homéostasie tensionnelle facilite la guérison et la régénération du HSE et le rend plus réactif à certains médicaments. Les chercheurs suggèrent que l'équilibre de la tension cutanée régule la fonctionnalité de la peau via des signaux de stress mécaniques.
Bien que le marché de la santé devrait atteindre 5,25 milliards de dollars d'ici 10 ans, les demandes sociales visant à réduire l'utilisation d'animaux, en particulier pour les produits de soin de la peau et les médicaments, augmentent.
Les HSE jouent un rôle crucial dans les soins de santé de la peau et la recherche sur les maladies fondés sur des preuves scientifiques qui peuvent nous aider à réduire la recherche chez les animaux. Notre étude ouvrira un nouveau domaine de remplacement de l'expérimentation animale basé sur des preuves scientifiques dans les domaines de la santé et de la découverte de médicaments. Nous pensons que notre modèle HSE contribuera grandement aux développements technologiques des soins de la peau de nouvelle génération et améliorera la qualité de vie. «
Takashi Tsuji, RIKEN
La source:
Référence du journal:
Kimura, S., et al. (2020) L'homéostasie tensionnelle à l'échelle tissulaire dans la peau régule la structure et la fonction physiologique. Biologie des communications. doi.org/10.1038/s42003-020-01365-7.
