Vieillissement des barrières biologiques. : caractérisation morphologique et fonctionnelle d'un modèle de stress environnemntal induit chez la lignée kératinocytaire humaine HaCat

The biological barriers ageing : morphological and functional characterisation of a chemically keratinocyte cell line

• Auteur / Autrice : Céline Heu
• Direction : Laurence Nicod, Céline Caille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 07/06/2012
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Fellmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Nicod, Céline Caille, Dominique Fellmann, Odile Sergent, Pierre-Emmanuel Milhiet, Eric Lesniewska
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Odile Sergent, Pierre-Emmanuel Milhiet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéomique

Mort cellulaire

Glyphosate

Kératinocytes

Stress oxydatif

Vieillissement

Peau

Mots clés libres

Vieillisement cutané

Stress oxydant

Kératinocytes

Glyphosate

Microscopie à force atomique

Protéomique

Mort cellulaire

Potentiel de membrane mitochondriale

Ski ageing

Oxidative stress

Keratinocytes

Glyphosate

Atomic force microscopy

Proteomic

Cell death

Mitochondrial membrane potential

Résumé

II existe de nombreuses études mettant en relation le vieillissement et le stress oxydant, mais peu d'entre elles ont caractérisé l'évolution des marqueurs des défenses antioxydantes, notamment au niveau cutané, au cours du vieillissement dit extrinsèque ou environnemental.Nous avons cherché à mimer in vitro le vieillissement extrinsèque cutané, à partir d'un modèle de cellules épidermiques en culture, la lignée de kératinocytes humains HaCaT, soumises à un stress chimique, l'exposition au glyphosate, un principe actif entrant dans la composition de nombreuses formulations pesticides. Ainsi, nous avons exploré notre modèle par une approche multi-échelle originale et innovante: tout d'abord, à l'échelle moléculaire, par une étude protéomique quantitative différentielle des taux d'expression protéique intracytosolique suite à l'induction du stress ; puis, à l'échelle cellulaire en cytomètrie en flux, par la caractérisation fonctionnelle du stress oxydant et de la mort cellulaire qui en découle ; enfin, à l'échelle micro- et nanométrique, en microscopie confocale et à force atomique, par le suivi de l'évolution des propriétés morphologiques et viscoélastiques des kératinocytes stressés.Ce travail de thèse a démontré que le glyphosate altérait signifïcativement l'état et la fonction barrière de l'épiderme humain, ciblant notamment les kératinocytes, dont l'équipement moléculaire et les fonctions vitales d'adhérence et de dynamique membranaire se retrouvent fondamentalement dégradées. L'ensemble de ces résultats constitue un « tableau » qui évoque parfaitement les événements, les signaux et les comportements cellulaires s'installant au cours du vieillissement cutané.

Numerous studies relate ageing to oxidative stress. Few of them described the evolution of markers of antioxidant defenses, in particular at the cutaneous level, during extrinsic or environmental ageing. We tried to mimic in vitro cutaneous extrinsic ageing, with a model of epidermic cells in culture, the human keratinocytes cell line HaCaT, subjected to a chemical stress, Glyphosate, an active ingredient present in the composition of numerous pesticide formulations. Indeed, we examined the effects of induced ageing in the loss of keratinocytes integrity in culture, by an original and innovative multi-scale approach: Firstly, at the molecular scale, we assessed the stress induced modifications of intracytosolic protein expression by a differential quantitative proteomic study; then, at the .cellular scale, with flow cytometry, by the functional characterization of the oxidative stress and resulting cell death; fmally, at the micro- and nanoscale, with confocal and atomic force microscopy by the following the evolution of morphological and viscoelastic properties of stressed keratinocytes. This PhD work demonstrated that glyphosate impaired the state and the barrier function of the human skin, in particular by fundamentally impairing kératinocytes through the molecular equipment, the vital adhesion fonctions and membrane dynamics. Ail these results give us a global image of events, signais and cell behavior occurring in skin aging.