Biomolécules et immunité cutanée en lien avec l'écologie microbienne de la peau

Résumé. Interface entre l’organisme et l’environnement, la peau est le plus grand organe qui assure une fonction « barrière » vis-à-vis des stress biotiques ou abiotiques. Elle est constituée de trois couches cellulaires superposées: l’hypoderme, le derme, et l’épiderme. L’épiderme renferme également quatre couches cellulaires distinctes: la couche basale, la couche épineuse, la couche granuleuse et la couche cornée. Les kératinocytes issus de la couche basale, constituent le type cellulaire le plus abondant au sein de l’épiderme. Dans ce projet, nous avons analysé l’expression de nombreux gènes (gènes structuraux et gènes de défense) par PCR quantitative en temps réel, au sein des différentes couches épidermiques isolées d’explant de peau humaine saine par microdissection laser (Laser Capture Microdissection, LCM). Nous avons ensuite évalué les effets de bactéries du microbiome cutané sur l’expression de gènes de défense. La distribution des produits de ces gènes a également été examinée par une approche immunocytochimique. Les résultats majeurs obtenus sont décrits ci-après. 1) Nous avons optimisé le protocole de LCM pour isoler deux fractions épidermiques respectivement enrichies en kératinocytes de la couche basale et de la couche granuleuse (Percoco et al., 2012. Experimental Dermatology 21, 531-534). Cet outil prometteur est maintenant aisément applicable à la recherche en Dermatologie. 2) Nous avons montré, que dans une peau humaine saine, les gènes responsables de l’immunité innée, codant notamment pour les bêta-defensines humaines de type 2 et 3 (human beta-defensin, hBD), sont exprimés de façon différentielle au sein des couches épidermiques. 3) Nous avons observé que les trois bactéries Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus et Pseudomonas fluorescens sont capables de moduler positivement l’expression des gènes codant pour des beta-defensines (hBD2 et hBD3) et des cytokines pro-inflammatoires (IL-1 alpha et bêta et IL-6). 4) En utilisant des anticorps spécifiques, nous avons localisé les produits de ces gènes dans les différentes couches épidermiques, à l’échelle cellulaire par microscopie à épifluorescence, et à l’échelle ultrastructurale par microscopie électronique à transmission (Percoco et al., Soumis).The skin is the largest organ of the body. It is a natural barrier between the environment and the organism that plays a key role in the protection of the body against abiotic or biotic stress. The skin is made up of three different cell layers, namely the hypodermis, the dermis and the epidermis. The epidermis is, in turn, composed of four different layers, the basal, the spinous, the granular and the horny layer. In the epidermis, keratinocytes is the major cell type known to originate from basal cells. In the present work, we have studied the expression of a number of genes (antimicrobial peptide genes and pro-inflammatory cytokine genes) in different layers of healthy human epidermis using quantitative real-time PCR coupled to Laser Capture Microdissection (LCM). Using the same approach, we have also investigated the effect of bacteria belonging the human epidermal microbiota on the expression of the same genes within the epidermal layers. In addition, the spatial distribution of gene products has also been examined using immunocytochemsitry. The major findings are: 1) We have developed an optimized LCM protocol for the isolation of human epidermal layers. We have been able to isolate two fractions highly enriched in keratinocytes from the basal and the granular layers (Percoco et al. 2012. Experimental Dermatology. 21, 531-534). Such a method can now be easily applied in dermatological research. 2) We have found that, in healthy human epidermis, innate immunity-related genes including human beta-defensin genes are differentially expressed within different layers. 3) We have found that the three bacteria Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus and Pseudomonas fluorescens induce a significant increase in the expression of beta-defensin (hBD2 and hBD3) and pro-inflammatory cytokines (IL-1 alpha, IL-1 beta and IL-6) genes. 4) We have localized the gene products within different cell layers using specific antibodies in conjunction with immunofluorescence and immunogold-electron microscopy (Percoco et al., Submitted)