Spectroscopies vibrationnelles (MCR et ATR-FTIR) et Chromatographie Liquide couplée à la Spectrométrie de Masse Haute Résolution (LC-HR-MS) : Outils d’investigation in vivo de l’impact du vieillissement cutané sur le Stratum Corneum aux niveaux tissulaire, supra-moléculaire et moléculaire

Vibrational spectroscopies (MCR and ATR-FTI) and Liquid Chromatography coupled Mass Spectrometry High Resolution : In vivo investigation tools for the effect of skin aging on the Stratum Corneum at tissular, supra-molecular and molecular levels

• Auteur / Autrice : Elise Boireau-Adamezyk
• Direction : Arlette Baillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 22/05/2015
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de chimie analytique de Paris-Sud
• Jury : Président / Présidente : Douglas N. Rutledge
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arlette Baillet, Douglas N. Rutledge, Carlos Afonso, Sophie Lecomte, Pierre Chaminade, Ali Tfayli, Georgios N. Stamatas, Thierry Oddos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carlos Afonso, Sophie Lecomte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie en phase liquide

Spectroscopie Raman

Stratum cornéum

Vieillissement

Mots clés libres

Vieillissement chronologique et photo-vieillissement

Fonction barrière

Hydratation cutanée

SC

Lipides

Céramides

Mobilité de l’eau

Spectroscopie vibrationnelle (micro-spectroscopie confocale Raman et ATR-FTIR)

Chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse

Chronological aging and photoaging

Barrier function

Cutaneous hydration

SC

Lipids

Ceramides

Mobility of water

Vibrational spectroscopy (confocal Raman micro-spectroscopy and ATR-FTRI)

Liquid chromatography coupled to mass spectroscopy

Résumé

La peau est l’organe le plus étendu du corps humain. Doté d’une membrane biologique fine appelée la couche cornée, celle-ci le protège du desséchement et des agressions extérieures chimiques ou mécaniques auxquelles le corps humain doit faire face. Ce travail de thèse a consisté, dans un premier temps, à décrire via la littérature existante les effets de l’âge,dûs au vieillissement intrinsèque et extrinsèque,sur la physiologie cutanée du Stratum Corneum (SC).La partie expérimentale basée sur la microscopie vibrationnelle traitera des variations de la fonction barrière et de l’hydratation du SC lors du vieillissement chronologique et photo-vieillissement. D’autres méthodes ont également été utilisées comme la chromatographie liquide en phase normale couplée à la spectrométrie de masse haute résolution dotée d’une source APCI et d’un détecteur Orbitrap pour l’étude de la composition détaillée des lipides du SC ainsi que des méthodes plus globales comme la PIE ou la cornéométrie. Le caractère non invasif de toutes ces méthodes a permis de réaliser ces études in vivo. L’évolution de la fonction barrière a été étudiée aux niveaux tissulaire, moléculaire et supramoléculaire par micro-spectroscopie confocale Raman et spectroscopie Infrarouge. Puis le lien moléculaire a été fait entre le vieillissement intrinsèque et les céramides de la matrice lipidique intercornéocytaires par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse. Les molécules discriminantes entre population jeune et âgée ont été déterminées par analyse chimiométrique. L’évolution de l’hydratation cutanée aux niveaux tissulaire, moléculaire et supramoléculaire a également été l’objet d’une investigation approfondie. Les variations de la composition des NMF et la teneur en eau dans le SC lors du vieillissement cutané ont été mises en lumière en utilisant des descripteurs spectraux Raman. Les variations structurelles des molécules d’eau impactant l’organisation supramoléculaire des édifices lipidiques ont également été évaluées. Au cours du vieillissement, la fonction barrière cutanée et hydratation sont conservées.

Skin is the external surface defining the human body in space. Its outer-most layer is a thin biological membrane, called Stratum Corneum(SC), that protects the internal organs from desiccation as well as chemical or mechanical external aggressions. The present thesis aimsin a first step, to summarize the current knowledge regarding the effects of intrinsic and extrinsic aging on SCphysiology,based on available literature. The experimental part addresses the gaps in our understanding of the effects of chronological aging and photoaging on the SC barrier function and hydration, using traditional methods (such as trans epidermal water loss and skin conductance) as well as more advanced ones (vibrational spectroscopies, liquid chromatography in normal phase tandem mass spectrometry high resolution with an APCI source and an Orbitrap detector. As these methods are non-invasive, all studies have been carried out in vivo. The evolution of the barrier function has been studied at the tissular, molecular and supramolecular levels using confocal Raman micro-spectroscopy and infrared spectroscopy. Then the link between the intrinsic aging and the ceramides of the intercorneocytary lipid matrix has been studied by liquid chromatography tandem mass spectrometry. The discriminant molecules between young and old population have been identified by a chemometric analysis. The evolution of cutaneous hydration at the tissular, molecular and supramolecular level has also been investigated. The variations in the NMF composition and the SC water content have been studied by Raman spectral descriptors. Moreover, the structural variations of water molecules impacting the supramolecular organization of the lipid structures have been evaluated. Chronological aging and chronic exposure to environmental factors mildly affect SC barrier function and hydration levels. However, the processes controlling these properties are affected by aging in a site-dependent fashion.