Microspectroscopies vibrationnelles, outils de caractérisation moléculaire et supramoléculaire ex vivo et in vivo du stress oxydatif cutané après irradiations UV

par Ali Assi

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Ali Tfayli et de Arlette Baillet-guffroy.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec Lipides, Systèmes analytiques et biologiques (laboratoire) et de Université Paris-Sud (1970-2019) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Le stratum corneum, la couche la plus externe de la peau constitue une barrière physiologique de l'organisme humain face aux agressions extérieures, notamment aux radiations solaires UVA et UVB. Il est constitué de cornéocytes, amas protéiques constitués principalement de kératine, insérés dans une matrice lipidique hautement organisée comprenant des acides gras, du cholestérol et des céramides. La fonction barrière a pour origine la compacité des édifices lipidiques lamellaires et l'hydratation du SC qui facilite la création de liaisons hydrogène intermoléculaires renforçant la structuration tissulaire. L'objectif de cette thèse serait de caractériser les modifications moléculaires et consécutivement supramoléculaires induites par une exposition simple ou réitérée aux rayonnements UVA, UVB ainsi que le spectre solaire complet. Les molécules cibles dans le stratum corneum sont les acides gras et les céramides insaturés ainsi que les caroténoides, molécules non constitutives du tissu cutané mais potentiellement présentes dans le SC. Le travail se déroulerait en 3 étapes successives : - Etude in vitro : Les données bibliographiques décrivant les modifications moléculaires résultant de l'irradiation UV sur les lipides du SC, se limitent à des molécules tests : acides linoléique et linolénique, céramides mono ou di-insaturés. Le travail sera de déterminer un (ou plusieurs) descripteur(s) spectroscopique(s) Raman et FTIR des espèces oxydées sur des films lipidiques plus complexes synthétiques ou obtenus à partir de prélèvements de lipides épidermiques. - Etude sur Stratum Corneum isolé : La pertinence des descripteurs spectroscopiques établis précédemment sera validée à partir de l'analyse Raman de Stratum corneum irradié (UVA, UVB ou simulateur solaire / irradiation unique ou réitérée sur plusieurs jours). Cette analyse impliquerait d'autres descripteurs déjà mis en place au niveau de l'équipe Lip(Sys)2, informant sur l'organisation supramoléculaire des lipides et sur l'importance des liaisons hydrogène contractées par les molécules d'eau. Des corrélations pourraient être établies entre les descripteurs et la nature des irradiations appliquées. - Etude in vivo : La transposition à la caractérisation in vivo sur volontaires sains aurait pour but une caractérisation globale de la barrière cutanée après irradiation solaire et l'étude de sa reconstruction.

  • Titre traduit

    Vibrational microspectroscopies, a tool for molecular and supramolecular characterization of the cutaneous ex vivo and in vivo oxidative stress after UV radiation


  • Résumé

    The stratum corneum (SC), the outermost layer of the skin represents the main barrier against exogenous aggressions. In particular the SC is the first protective layer against UVA and UVB solar radiations. It is composed of keratin filled dead corneocytes embedded in a continuous highly organized lipid layers. The unique composition of these lipid layers (ceramides, free fatty acids and cholesterol) is on the origin of the barrier function. In fact the supramolecular organization of these lipids associated with hydration equilibrium within the SC (intermolecular hydrogen bonding) confers a highly ordered compact lipid barrier. The aim of the thesis is the characterization of molecular and subsequently supramolecular modifications induced by unique or reiterated expositions to UVA, UVB and the global solar spectrum. The work will be mainly focused on the action on unsaturated fatty acids and ceramides as well as carotenoids present in the SC and acting as an anti-oxidant. The work is structured around three principal milestones: - In vitro analyses: Several studies describing the molecular effects of UV radiations are focused on the SC, but they are only limited on evaluations on simple lipids models: linoleic and linolenic acids and mono or bi-unsaturated ceramides. The aim of the work will be to determine spectral descriptors (Raman and FTIR) for oxidized species for complex biomimetic lipid films (synthetic or extracted from SC). - In vitro analyses: The Raman and FTIR descriptors determined in the first part will be validated by working on isolated SC before and after irradiation (UVA, UVB and sun simulator / unique or reiteration on several days). In addition to that, modifications on several spectral descriptors previously described by our team will be followed: The supramolecular organization of lipids and its correlation to the secondary structure of proteins as well as the water structure. - In vivo analyses: The final step will be a direct in vivo characterization on healthy volunteers. This step enables i/ to have a global view on the barrier function in the real physiological environment and ii/ to follow not only the impact of UV radiations but also the molecular process of the barrier reconstruction.