FR2928654A1 - Equivalent de peau pigmentee fonctionnelle. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un équivalent de peau in vitro caractérisé en ce qu'il comporte au moins un équivalent d'épiderme et au moins un équivalent de derme, et en ce qu'il comprend des mélanocytes produisant de la mélanine de façon constitutive et des fibroblastes.Elle concerne également un procédé de préparation de l'équivalent de peau.

Description

La présente invention concerne des peaux reconstruites présentant une pigmentation constitutive, et leur utilisation dans des procédés d'évaluation des phénomènes de pigmentation cutanée. Elle concerne également un procédé de préparation de tels modèles de peau.

La couleur de la peau est principalement due à la présence d'un pigment, la mélanine dans l'épiderme. La mélanine est synthétisée par des cellules dendritiques spécifiques localisées dans la couche basale de l'épiderme, les mélanocytes. La mélanogénèse prend place dans des organelles, les mélanosomes qui, chargés de mélanine, sont transférés aux cellules voisines épidermiques, les kératinocytes, via les dendrites.

On cherche à mettre au point, depuis de nombreuses années, des modèles de peau reconstruite qui permettent, d'une part, d'effectuer les études nécessaires à la meilleure compréhension du rôle de la peau tant dans le domaine mécanique que dans le domaine physiologique, et d'autre part, qui constituent des tests prédictifs de l'activité d'actifs cosmétiques et/ou pharmaceutiques ou encore des effets secondaires d'ingrédients topiques. EP 285471 décrit ainsi un procédé de préparation d'un équivalent de peau à partir de culture de kératinocytes provenant de la gaine du follicule pileux; on obtient par ensemencement sur un équivalent de derme, un épiderme différencié dont la structure est proche de celle de l'épiderme humain. Il a par la suite été proposé divers équivalents de peau, et il a été suggéré d'introduire des mélanocytes dans ces modèles. Les brevets FR 2 689904 et WO 95/10600 décrivent la préparation d'un équivalent d'épiderme contenant des kératinocytes et des mélanocytes, et son utilisation dans des tests de bronzage. Toutefois, ces équivalents d'épiderme sont obtenus sur un support inerte ne reproduisant pas les interactions physiologiques avec le derme, et ne contenant pas de fibroblastes ni d'environnement matriciel. De plus, les conditions de culture ne permettent pas de conserver les mélanocytes dans un phénotype normal en raison de l'emploi d'un promoteur de tumeur (TPA).

Des modèles de peau pigmentée ont été développés sur derme mort dé-epidermisé ou sur éponge (matrice de collagène + GAG) recolonisés par des fibroblastes. Cependant, la localisation des mélanocytes y est souvent imparfaite et ces modèles présentent des défauts de fonctionnalité. En effet, ils ne montrent pas ou peu de pigmentation constitutive et la stimulation de la pigmentation par les UV ou par un agent propigmentant physiologique n'est pas observée dans ces modèles.

Des fibroblastes enchâssés dans une matrice de collagène libre (non tendue) ont été aussi employés pour reconstruite une peau pigmentée. Cependant, ces modèles présentent des inconvénients qui ne permettent pas de les utiliser pour évaluer la modulation de la pigmentation. Bertaux et al (Br J Dermatol 1988), ont réalisé un modèle de peau pigmentée en insérant une biopsie de peau sur l'équivalent dermique afin que les cellules épidermiques sortent de l'épiderme et prolifèrent sur la surface de la lattice. Parmi les inconvénients d'une telle technique, on peut citer l'absence de contrôle des cellules épidermiques et le fait qu'une seule reconstruction de peau est possible avec une biopsie : aucune expérience n'est donc comparable à l'autre (pas de reproductibilité). De plus comme le modèle développé par Haake et Scott (Scott et Haake, J Invest Dermatol 1991) ce modèle ne montre pas de réelle fonctionnalité : il n'y pas de présence de mélanine ni constitutive ni induite. Dans le modèle d'Archambault et al (J Invest Dermatol. 1995), une stimulation de mélanogénèse est induite après UVB mais pour des doses induisant une altération épidermique (dose cytotoxique) constituant des conditions rédhibitoires pour pouvoir étudier la pigmentation et sa modulation dans un contexte vitro proche du physiologique. D'autres tentatives plus récentes de reconstruction de peau reconstruite pigmentée ont été réalisées sur un support lattice libre, cependant les modèles obtenus ne correspondent pas à des modèles de peau humaine normale car ils sont créés soit à partir de mélanocytes de souris (Yoshimura J Dermatol Sci 2001), soit les mélanocytes sont cultivés dans des conditions inductrices de transformation tumorale , en présence de TPA (Liu CelI Biol Int 2007). Quant à celui développé par Martinhao Sauto et coll. (Sao Paulo Med J 2006), aucun mélanocyte n'est présent ou n'est montré dans l'épiderme.

Il existe donc un besoin de disposer d'un modèle permettant d'appréhender de manière pertinente la peau et sa dérégulation, reproduisant les interactions physiologiques de la peau humaine. En particulier, il existe un besoin d'un équivalent de peau comprenant des mélanocytes vivants fonctionnels présentant une localisation similaire à celle existant dans la peau humaine et un compartiment dermique avec des fibroblastes vivants.

C'est pourquoi la présente invention a pour objet un équivalent de peau in vitro caractérisé et en ce qu'il comporte au moins un équivalent d'épiderme et au moins un équivalent de derme, et en ce qu'il comprend des mélanocytes synthétisant de la mélanine de façon constitutive; cette mélanine est transférée aux kératinocytes. L'équivalent de peau selon l'invention contient en outre des fibroblastes vivants.

L'équivalent de peau selon l'invention présente donc une pigmentation constitutive, c'est-à-dire en l'absence de toute stimulation par les rayonnements U.V. ou par des actifs pro-pigmentants. Cette pigmentation correspond à l'existence de mélanocytes qui, dans des conditions physiologiques, produisent une mélanine mature au sein de mélanosomes; par l'intermédiaire des dendrites du mélanocyte, la mélanine est transférée aux kératinocytes qui assurent une distribution homogène de la pigmentation dans l'équivalent d'épiderme. L'invention est plus particulièrement un équivalent de peau humaine. En particulier l'invention concerne une unité (ou complexe) de pigmentation globale et fonctionnelle incluant mélanocytes, kératinocytes, fibroblastes humains normaux et environnement matriciel; celle-ci comporte au moins un équivalent d'épiderme et au moins un équivalent de derme, et comprend une composante pigmentaire constitutive et fonctionnelle (pigmentation constitutive et inductible dans des conditions physiologiques).

En effet, il a été trouvé dans le cadre de l'invention qu'il est possible d'obtenir un modèle répondant aux besoins rappelés plus haut, et qui présente les caractéristiques suivantes : - Il contient les acteurs cellulaires majeurs impliqués dans la pigmentation à savoir le mélanocyte mais aussi ses principaux partenaires cellulaires : les kératinocytes et les fibroblastes. - Il reproduit l'organisation tridimensionnelle de la peau afin de respecter et de permettre les contacts et les influences existant naturellement entre partenaires cellulaires, la jonction dermo-épidermique et la matrice extracellulaire. - Il est fonctionnel c'est-à-dire pigmenté à l'état basal (pigmentation constitutive) et capable d'être stimulé par les UV et/ou par des agents propigmentants, dans des conditions reproduisant les phénomènes physiologiques.

Le modèle selon l'invention contient les 3 types cellulaires majeurs présents dans la peau et impliqués dans la pigmentation, dans une architecture proche de celle de la peau, et permet ainsi de reproduire la régulation du mélanocyte et de la pigmentation par ses partenaires cellulaires et la matrice extracellulaire. En effet, dans la peau, les cellules pigmentaires sont étroitement liées aux cellules épidermiques et dermiques voisines. De part sa localisation dans la couche basale, à l'interface épiderme-derme, des liens physiques et chimiques existent entre mélanocytes et kératinocytes et aussi entre mélanocytes et fibroblastes. Ces interactions avec ses deux types cellulaires ont une fonction de régulation du mélanocyte et de la pigmentation.

Il est reconnu que par l'intermédiaire de facteurs paracrines relargués par les kératinocytes et par les connexions directes physiques établies par les E-cadhérines, les kératinocytes régulent l'adhésion, la croissance, la survie des mélanocytes, la quantité et la qualité de mélanine produite. Parmi ces facteurs, on peut citer par exemple, l'alpha Melanocyte Stimulating Hormone (MSH), l'Endothéline 1 (ET1), le Stem CelI Factor (SCF), les Prostaglandines E2 et F2a (PGE2, PGF2a), le basic Fibroblast Growth Factor (bFGF) ou le Nerve Growth Factor (NGF). De même, le rôle joué par les fibroblastes dans la pigmentation est maintenant indiscutable : en sécrétant des facteurs identiques à ceux produits par les kératinocytes, tels que le bFGF, SCF ou l'hepatocyte growth factor (HGF) ou différents tels que dickkopfl et des protéines de la matrice, les fibroblastes modulent le développement, la croissance, la morphologie et la différenciation des mélanocytes.

De plus, il existe des boucles cellulaires de régulation: les kératinocytes peuvent agir directement sur les mélanocytes ou indirectement sur les fibroblastes qui à leur tour vont moduler les mélanocytes : par exemple, la sécrétion de IL-1 a et TNF-a par les kératinocytes peut stimuler la production de HGF et de SCF par les fibroblastes, qui en retour, active les mélanocytes. A l'instar, les fibroblastes peuvent relarguer des cytokines stimulatrices des kératinocytes (le KGF par exemple). Ces derniers à leur tour, produiront des facteurs de modulation de la pigmentation.

On sait aussi que l'exposition au soleil de la peau induit une stimulation de la pigmentation : c'est le bronzage, qui correspond à une activation transitoire des mélanocytes et une augmentation de la synthèse de mélanine.

Cette réponse est largement due à la contribution des facteurs paracrines des cellules partenaires, les kératinocytes et les fibroblastes, dont la production est accrue par les UV. De manière inattendue, le modèle selon l'invention permet de reproduire ces phénomènes et donc de tester des substances ou des stimuli susceptibles de modifier la pigmentation cutanée.

L'équivalent de peau -ou peau reconstruite- selon l'invention présente un équivalent d'épiderme différencié stratifié, comprenant au moins une couche superficielle et au moins une couche basale. Avantageusement, les kératinocytes reproduisent les caractéristiques d'un épiderme in vivo, à savoir un épithélium multicouche stratifié avec une couche basale au contact de l'équivalent de derme et dont les strates supérieures témoignent d'une différenciation, reproduisant de la profondeur vers la périphérie une couche supra-basale (ou couche épineuse), une couche granuleuse (stratum granulosum) et une couche cornée (stratum corneum) d'un épiderme. Les kératinocytes utilisés dans l'équivalent d'épiderme peuvent être préparés selon toute méthode connue de l'art antérieur. On peut citer à titre d'exemple la culture à partir d'épiderme dissocié provenant de prélèvement de peau normale ou pathologique. Préférentiellement, selon l'invention les kératinocytes utilisés sont préparés à partir d'épiderme dissocié provenant de prélèvement de peau humaine normale ou pathologique, en particulier selon la méthode décrite dans Rheinwald et Green , Cell , vol 6 , 331-344 , 1975. Ils peuvent provenir de peau caucasienne, asiatique ou africaine, de différents sites anatomiques (tels que notamment dos, visage, sein, dos des mains, paumes etc..), de zones ayant été exposées ou non au soleil. On peut utiliser des kératinocytes provenant de peaux normales. Selon un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, on peut aussi utiliser des kératinocytes provenant de pathologies cutanées telles que par exemple taches de vieillesse (lentigo actinique), melasma, vitiligo, nevus, xeroderma pigmentosum ou mélanome. Ils peuvent être aussi des kératinocytes génétiquement modifiés surexprimant ou sous-exprimant certains gènes.

Les mélanocytes sont intégrés dans l'épiderme et sont localisés dans la couche basale de l'équivalent d'épiderme selon l'invention. ces mélanocytes sont distribués de façon homogène dans l'équivalent d'épiderme, c'est-à-dire que leur densité de répartition est sensiblement constante dans un plan parallèle à la surface dudit équivalent de derme et sensiblement similaire à celle retrouvée dans la peau humaine. La totalité des mélanocytes se trouve ainsi dans la couche basale de l'équivalent d'épiderme selon l'invention, l'absence de mélanocytes dans les couches suprabasales et le stratum corneum de l'équivalent d'épiderme témoignant de la qualité de la reconstruction. Les mélanocytes sont des mélanocytes provenant de peau humaine adulte, jeune ou de nouveau-né, en particulier de peau humaine adulte. De tels mélanocytes expriment l'enzyme TRP-2, contrairement aux mélanocytes du follicule pileux. La nature de la mélanine synthétisée est donc différente : les mélanocytes dans l'épiderme produisent de l'eumélanine composée de DHI-mélanine et de DHICA-mélanine alors que les mélanocytes dans le cheveu produisent principalement que de la DHI-mélanine du fait de l'absence de l'expression de TRP-2. Par ailleurs, le principal stimulus physiologique des mélanocytes de la peau est le rayonnement UV, qui en activant la mélanogénèse et la redistribution de la mélanine, induit un brunissement de la peau, le bronzage. Cette fonctionnalité physiologique ne concerne pas les mélanocytes du cheveu dont la pigmentation n'est pas induite par les UVs. Les mélanocytes peuvent provenir de peau caucasienne, asiatique ou africaine, de différents sites anatomiques (tels que notamment dos, visage , sein, dos des mains, paumes etc..), de zones ayant été exposées ou non au soleil. On peut utiliser des mélanocytes provenant de peaux normales. Selon un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention, on peut aussi utiliser des mélanocytes provenant de pathologies cutanées telles que par exemple taches de vieillesse (lentigo actinique), melasma, vitiligo, nevus, xeroderma pigmentosum ou mélanome. Ils peuvent être aussi des mélanocytes génétiquement modifiés surexprimant ou sous-exprimant certains gènes.

Les mélanocytes localisés dans la couche basale produisent des mélanosomes et de la mélanine qui sont transférés dans les kératinocytes voisins. On peut ainsi reproduire le phénotype des peaux présentant une pigmentation constitutive plus ou moins intense liée au type de mélanocytes. La pigmentation constitutive peut être quantifiée par toute méthode de mesure de la pigmentation ou de la quantité de mélanine, comme par exemple, par spectrocolorimétrie (mesure de la luminance), par mesure en chromatographie liquide haute performance HPLC, par spectrophotométrie visible après dissolution de la peau par le Soluène ou la soude ou par analyse d'image après coloration de la mélanine par Fontana-Masson, par imagerie confocale ou mutliphotonique. Avantageusement, l'équivalent de peau selon l'invention présente une luminance, mesurée selon la technique de Chardon et al. (In Biological responses to ultraviolet A radiation, Ed Urbach 1992) inférieure ou égale à 80, en l'absence de toute exposition aux UV et/ou à un agent propigmentant. Cette valeur pourra être plus faible, en particulier dans le cas d'équivalent de peau africaine, et pourra notamment varier de +80 à -40 pour des phénotypes allant de très clair à noir. En général, les peaux reconstruites pigmentées selon l'invention présentent un écart de luminance (Delta L) d'au moins 1,5 par rapport à une peau reconstruite ne comprenant pas de mélanocytes, et ce en l'absence de toute irradiation U.V.

L'équivalent de derme selon l'invention comprend des fibroblastes dont les axes principaux sont orientés dans au moins deux directions perpendiculaires. Avantageusement, le pourcentage des fibroblastes orientés longitudinalement par rapport à la surface de l'équivalent de derme est inférieur à 50%.

L'équivalent de derme comporte au moins une matrice de collagène de type I dans laquelle sont répartis les fibroblastes. Elle peut contenir en outre d'autres constituants de la matrice extracellulaire. Par `constituant de matrices extracellulaires', on désigne notamment des molécules telles que les collagènes en particulier le collagène IV, les laminines, l'entactine, la fibronectine, les protéoglycanes, les glycosaminoglycans, l'acide hyaluronique. Selon l'un des modes de réalisation de l'invention, l'équivalent de derme contient au moins du collagène IV et de la laminine; de préférence, il contient aussi de l'entactine. Les concentrations de ces différents constituants pourront être adaptées par l'homme du métier et seront par exemple pour la laminine comprises entre 1 et 15% du volume final), pour le collagène IV entre 0.3 et 4.5% du volume final et pour l'entactine entre 0.05 et 1% du volume final. Le collagène utilisé peut être du collagène d'origine bovine, de queue de rat ou de poisson ou toute autre source de collagène natif ou produit par génie génétique permettant une contraction en présence de fibroblastes.

La matrice est un gel de collagène non tendu, obtenue par contraction aussi bien horizontalement que verticalement, n'imposant pas d'organisation préférentielle des fibroblastes. Une telle matrice dite aussi "libre" n'adhère pas au support et ses volumes peuvent être modifiés à volonté, lui conférant une épaisseur et un diamètre variable; l'épaisseur de l'équivalent de derme sera généralement d'au moins 0,05 cm et notamment d'environ de 0.05 à 2 cm, mais pourra être augmentée sans nuire aux propriétés avantageuses de l'équivalent de peau selon l'invention ; de même, son diamètre sera adapté par l'homme du métier d'environ 3 mm à 20 cm ou plus.

Entre le compartiment dermique comprenant les fibroblastes vivants et l'équivalent d'épiderme multistratifié, le contact est direct et constitue une jonction dermoépidermique proche de celle existant in vivo tant sur le plan structural que biochimique. Sur le plan biochimique, elle comprend des composants de la membrane basale ; de la lamina densa, de la lamina lucida et de la zone sub-basale tels que, entre autres, le collagène IV, le collagène VII, la laminine 5, l'entactine, la fibronectine.

Comme indiqué plus haut, l'équivalent de peau présente une pigmentation constitutive, et la pigmentation peut en outre être augmentée par exposition à un agent pro-pigmentant et/ou à des rayonnements U.V. En particulier, après stimulation par les UV à des doses équivalentes à l'irradiation quotidienne ou zénithale reçues par une peau humaine d'un individu en conditions physiologiques, les fibroblastes du modèle selon l'invention produisent des facteurs cytosolubles tels que des cytokines ou des facteurs de croissance qui participent à la pigmentation et/ou à sa modulation.

De plus, le nombre de mélanocytes dans la couche basale augmente après stimulation par les UV, notamment d'un facteur d'au moins 1.5, et leur morphologie est modifiée : ils présentent une augmentation de la dendricité marquée par une augmentation du nombre de dendrites ainsi que leur allongement ; la quantité de mélanine est également augmentée par synthèse et par augmentation du transfert dans les couches épidermiques d'un facteur supérieur ou égal à 1,5.

L'augmentation de la pigmentation est évaluée par mesure de la variation de luminance de la peau ou toute autres méthodes de quantification de la mélanine comme par exemple, par mesure en chromatographie liquide haute performance HPLC, par spectrophotométrie visible après dissolution de la peau par le Soluène ou la soude, par analyse d'image après coloration de la mélanine par Fontana-Masson ou par imagerie confocale ou multiphotonique.

L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un tel équivalent de peau. Le procédé comprend notamment les étapes suivantes : a) mise en contact de fibroblastes et d'une solution de collagène, puis incubation pendant un temps suffisant pour obtenir une matrice de collagène contracté dans laquelle sont répartis les fibroblastes, constituant un équivalent de derme, b) ensemencement par un mélange de kératinocytes et de mélanocytes sur l'équivalent de derme obtenu en a), et culture en immersion dans un milieu liquide, c) émersion de l'ensemble de la culture (kératinocytes et mélanocytes ensemencés sur l'équivalent de derme) obtenue en b), et poursuite de la culture à l'interface air- liquide jusqu'à obtention d'un équivalent d'épiderme pluristratifié contenant des mélanocytes, sur un équivalent de derme contenant des fibroblastes dans une matrice de collagène, constituant un équivalent de peau.

L'équivalent de peau ainsi obtenue peut être prélevé ou utilisé sur son support dans différents procédés d'évaluation.

L'étape a peut être effectuée avec du collagène de type I, notamment d'origine bovine, ou un mélange de collagènes I et III, (30 % environ par rapport au volume final de la lattice) en suspension homogène. Avantageusement, on y ajoute d'autres constituants tels que laminine (notamment de 1 à 15 % par rapport au volume final), collagène IV (notamment de 0.3% à 4.5% par rapport au volume final) et/ou entactine (notamment de 0.05% à 1% par rapport au volume final) pour obtenir une suspension homogène. Les fibroblastes sont obtenus à partir de peau humaine, avantageusement de peau adulte. Il peut s'agir de fibroblastes papillaires et/ou réticulaires, seuls ou en mélange en toute proportion, issus de peau caucasienne, asiatique ou africaine, de différents sites anatomiques ( dos, visage, sein, dos des mains, paumes etc..), de zones ayant été exposées ou non au soleil. Dans un mode de réalisation particulier, on utilise des fibroblastes provenant de pathologies cutanées telles que par exemple taches de vieillesse (lentigo actinique), melasma, vitiligo, nevus, mélanome ou xeroderma pigmentosum. Ils peuvent être aussi des fibroblastes génétiquement modifiés surexprimant ou sous-exprimant certains gènes.

Ils sont cultivés dans un milieu adapté, connu de l'homme du métier, puis mis en suspension avant mélange avec la suspension de collagène et des facteurs de croissance. Le mélange est incubé pendant 1 à 6 jours, de préférence pendant 4 ou 5 jours, à une température d'environ 37°C, généralement comprise entre 36°C et 37,5°C. Avantageusement, le mélange est incubé sur un support ne permettant pas son adhésion, en particulier empêchant l'adhésion du mélange aux bords du support; un tel support peut notamment être obtenu par un traitement préalable de sa surface, par exemple par revétement dudit support par du sérum ou de l'albumine bovine. On obtient ainsi un gel de collagène qui s'est contracté librement dans plusieurs directions, en expulsant le milieu nutritif, et dans lequel sont enchâssés les fibroblastes.

Pour réaliser l'étape b, on utilise des kératinocytes provenant de peau humaine, de préférence de peau adulte humaine. Ils peuvent provenir de peau caucasienne, asiatique ou africaine, de différents sites anatomiques (dos, visage, sein, dos des mains, paumes etc..), de zones ayant été exposées ou non au soleil. Dans un mode de réalisation particulier, on utilise des kératinocytes provenant de pathologies cutanées telles que par exemple taches de vieillesse (lentigo actinique), melasma, vitiligo, nevus ou mélanome. Ils peuvent être aussi des kératinocytes génétiquement modifiés surexprimant ou sous-exprimant certains gènes.

Une préparation de kératinocytes peut être obtenue selon les méthodes classiques de culture cellulaire. En particulier, on pourra, à partir d'un expiant cutané prélevé sur un sujet, procéder comme suit : - on élimine le tissu sous-cutané à l'aide d'un scalpel ; - on décontamine le prélèvement cutané par un traitement antibiotique (ex : gentamycine) ; - on sépare le derme de l'épiderme par traitement protéolytique (ex : trypsine et dispase) puis dissection ; - on favorise ensuite la dissociation des cellules en présence d'une solution de trypsine 0,05% et EDTA 0,02% ; et on neutralise l'effet de la trypsine par l'ajout d'un milieu de culture DMEM contenant 10% de sérum ; - on homogénéise la suspension cellulaire, que l'on lave ensuite dans du milieu de culture pour kératinocytes selon la technique de Rheinwald et Green (Cell, 1975).

Les kératinocytes sont amplifiés avant ensemencement selon la technique de Rheinwald et Green (Cell, vol 6 , 331-344,1975) par culture sur un support nourricier constitué de fibroblastes 3T3 dans un milieu adapté connu de l'homme du métier, en présence de facteurs de croissance, notamment d'acides aminés, sérum, toxine cholérique, insuline, tri-iodo-thyronine et solution tampon de pH. En particulier, un tel milieu de culture pourra notamment contenir au moins un facteur de croissance mitogénique pour les kératinocytes (par exemple epidermal growth factor (EGF) et/ou keratinocyte growth factor (KGF)), de l'insuline, de l'hydrocortisone et facultativement un antibiotique (ex : gentamycine, amphotericine B). Avantageusement, ledit milieu pourra comprendre en outre du sérum ou un extrait pituitaire, par exemple d'origine bovine, de l'épinephrine, de la transferrine et/ou des acides aminés non essentiels.

Les mélanocytes sont des mélanocytes provenant de peau humaine, jeune ou adulte, issus de peau caucasienne, asiatique ou africaine, de différents sites anatomiques (dos, visage, sein, prépuce, dos des mains, paumes etc..), de zones ayant été exposées ou non au soleil. Dans un mode de réalisation particulier, on utilise des mélanocytes provenant de pathologies cutanées telles que par exemple taches de vieillesse (lentigo actinique), melasma, vitiligo, nevus, mélanome. Ils peuvent être aussi des mélanocytes génétiquement modifiés surexprimant ou sous-exprimant certains gènes.

Ils sont amplifiés par culture dans un milieu adapté en l'absence d'ester de phorbol composé d'un milieu de base tels que le DMEM/F12 ou le MCDB153 et additionné de facteurs de croissance spécifiques aux mélanocytes (tels que par exemple bFGF, SCF, ET-1, ET3, aMSH) et en particulier dans le milieu M2 (Promocell) ou dans d'autres milieux tel que le M254 (Cascades Biologics TM) Des suspensions cellulaires de mélanocytes et de kératinocytes sont préparées à partir de ces cultures, et mélangées pour obtenir des suspensions mixtes kératinocytes/mélanocytes. Le ratio mélanocytes/kératinocytes peut être compris entre 1:10 et 2:1, et est généralement d'environ 1:1. On voit donc que selon des variantes de l'invention, on peut utiliser des kératinocytes et des mélanocytes de peau normale, ou bien utiliser des mélanocytes et des kératinocytes provenant de pathologies cutanées, voire l'un des 2 types cellulaires provenant de pathologies cutanées et l'autre correspondant à des cellules normales, saines. 10 Cette suspension mixte est déposée sur l'équivalent de derme; l'équivalent de derme est avantageusement fixé sur un support par un matériau biologique tel que du collagène. La suspension mélanocytes/kératinocytes est déposée dans un anneau ou tout moyen équivalent permettant son maintien sur une partie de surface délimitée. Un milieu nutritif 15 liquide est ajouté de façon à recouvrir le mélange de cellules; ce milieu contient des facteurs de croissance connus de l'homme du métier, en particulier EGF et/ou KGF. Le milieu sera renouvelé régulièrement et la culture poursuivie en immersion, généralement pendant une durée comprise entre 2 et 10 jours, notamment de 5 à 8 jours, et d'environ 7 jours. Le milieu contiendra avantageusement du KGF à partir du 2ème jour d'immersion et 20 idéalement à partir du 4ème jour d'immersion.

Comme indiqué précédemment, l'équivalent de derme pourra comprendre des fibroblastes normaux et/ou d'origine pathologique. Ces différents types de derme pourront être associés à un équivalent d'épiderme préparé à partir de mélanges 25 kératinocytes/mélanocytes normaux ou pathologiques, selon les diverses variantes décrites plus haut. Les peaux sont ensuite, de manière connue en soi, mises en émersion pour obtenir la différenciation des kératinocytes et la formation d'un équivalent d'épiderme stratifié. Cette étape c correspondant à la culture en émersion à l'interface airùliquide est poursuivie 30 jusqu'à obtention d'une structure différenciée, en général environ 7 jours. Toutefois, l'étape c peut être poursuivie plus longtemps, par exemple pendant environ 28 jours tout en conservant un équivalent de peau présentant les caractéristiques avantageuses précisées dans ce qui précède. Le milieu de culture nutritif sera renouvelé régulièrement. L'équivalent de peau est ensuite prélevé pour effectuer des tests requis. 35 Le modèle de peau selon l'invention permet d'appréhender la voie de régulation de la mélanogénèse dans sa globalité. Ceci peut se traduire par une activité directe sur le5 mélanocyte mais aussi par une activité (pro ou anti pigmentante) médiée par le kératinocyte, le fibroblaste, l'ensemble du contexte tri-dimensionnel et l'influence du micro-environnement.

Il est utile en particulier dans différents procédés d'évaluation. L'invention concerne également un kit de production d'une peau reconstruite comprenant un support de derme, des mélanocytes et des kératinocytes, ainsi que les milieux décrits plus hauts.

L'invention va être illustrée plus en détail dans les exemples qui suivent. Dans ces exemples, on se référera aux figures suivantes :

Figure 1 : Peau reconstruite pigmentée humaine Figure 2 : Peau reconstruite pigmentée humaine avec une pigmentation constitutive liée 15 au type de mélanocyte Figure 3 : Induction de la pigmentation par les UV dans la peau reconstruite pigmentée Figure 4 : Induction de la pigmentation par l'alpha MSH dans la peau reconstruite pigmentée

20 Exemple 1: préparation des équivalents de peau Préparation des lattices (J-4)

Les dermes équivalents sont réalisés avec du collagène I bovin et des fibroblastes 25 humains issus de derme.

Les dermes équivalents sont réalisés avec du collagène I bovin et des fibroblastes humains issus de derme selon les techniques décrites par Asselineau et colt 1985 (Exp Cell Res . vol 159, 536-539) et Bernerd et Asselineau 1997 (Dev Biol , vol 183, 123-138). 30 Un coating de la boite de Petri est préalablement réalisé avec du MEM contenant 10% de serum. Avant de couler la préparation de collagène contenant les cellules, une solution de laminine (3% /volume final) de collagène IV (1,5 %/ volume final) et d'entactine (0,35% / volume final) est ajoutée au mélange qui est vigoureusement agité. Cette suspension est 35 placée à l'étuve (37°C û 5 % CO2) pour permettre à la lattice de se contracter.

Ensemencement des kératinocvtes et des mélanocvtes (JO)

L'ensemencement en kératinocytes et mélanocytes sur le derme équivalent se fait après contraction des lattices. Pour cela, les cellules sont amplifiées 7 jours avant ensemencement, dans leur milieu de croissance respectif: Les mélanocytes sont amplifiés dans un milieu de culture pour mélanocytes, le Milieu M2 (Promocell) en l'absence de tout ester de phorbol. 10 Les kératinocytes sont amplifiés selon la technique de Rheinwald et Green, Cell, vol 6, 331-344,1975 par culture sur un support nourricier constitué de fibroblastes 3T3

Pour l'ensemencement des kératinocytes et des mélanocytes sur le derme équivalent, la 15 lattice est d'abord collée au fond d'une boite à l'aide d'une préparation à base de collagène (pour 2 lattices, 0.46 ml MEM 1.76 X+ 0.09 ml FCS + 0.05 ml NaOH 0.1N+ 0.1 ml MEM Hépes 10% FCS + 0.3 ml de collagène dialysé).

Les mélanocytes et les kératinocytes sont trypsinés et les suspensions cellulaires sont 20 ajustées à une concentration de 200 000 cellules / ml chacune avec du milieu constitué de MEM 10 % FCS + 2 mM L-Glutamine +1 mM Sodium Pyruvate , +1 X Acides aminés non essentiels ,+ 0.2% Penicilline Streptomycine + 0.1% antibiotique anti-mycotique +10 ng/ml EGF , 10-10 M Choléra Toxine + 0.4 pg/ml Hydrocortisone + 0. 625p1/ml de SupplementMix (Promocell) = milieu PRP). 25 Une suspension mixte de mélanocytes et de kératinocytes est préparée avec 0.25m1 de la suspension de kératinocytes et 0.25m1 de suspension de mélanocytes. La suspension finale contenant donc 50 000 kératinocytes et 50 000 mélanocytes est déposée au sein d'un anneau (14 mm de diamètre) placé sur la lattice collée. Autour de l'anneau sont 30 ajoutés 6ml de milieu PRP. Les boites sont placées à l'étuve 37°C-5% CO2. Après 2 heures, les anneaux sont retirés. Le même milieu de culture est renouvelé 2 jours plus tard.

4 jours après ensemencement, l'EGF (10ng/ml) du milieu PRP est remplacé par du KGF 35 (10ng/ml).5 Culture-Emersion des peaux reconstruites pigmentées (J7) Après 7 jours de culture en immersion les peaux sont mises en émersion sur une grille (interface air-liquide). Le milieu est changé tous les 2 jours.

Après 7 jours d'émersion, les peaux présentant une morphologie très proche de la peau humaine normale sont prêtes pour être prélevées et analysées ou peuvent être maintenues en culture plus longtemps pour différentes expériences avec un changement de milieu tous les 2 jours.

Exemple 2: Peau reconstruite pigmentée humaine contenant les 3 types cellulaires mélanocytes, kératinocvtes et fibroblastes (Fiqure 1) La peau après 7 jours d'émersion présente une histologie et une architecture tridimensionnelle proche de celle de la peau humaine.

Elle possède un épiderme stratifié et différencié, constitué des différentes couches cellulaires (basale, épineuse, granuleuse) et une couche cornée. Le derme comprend des fibroblastes vivants enchassés dans la matrice collagénique (Figure 1A). Les mélanocytes sont intégrés dans l'épiderme et montrent une morphologie et une densité similaire à celles de la peau normale (figure 1C réaction de DOPA sur épiderme séparé). Ils sont bien localisés dans la couche basale (figure 1B, immunomarquage TRP1, ligne blanche pointillée indiquant la jonction dermo-épidermique), produisent des mélanosomes et de la mélanine qui sont transférés dans les kératinocytes voisins (figure 1 D, coloration de la mélanine par Fontana Masson).

Exemple 3: Peau reconstruite pigmentée humaine avec une pigmentation constitutive liée au type de mélanocyte (Figure 2) Le modèle est capable d'intégrer différentes souches de mélanocytes des moins pigmentées au plus pigmentées (modèle robuste) et le phénotype de la peau reconstruite, plus ou moins pigmenté, correspond au type de mélanocyte utilisé (maintien de la physiologie) : en effet, plus la souche de mélanocyte est pigmentée (de M03 à M504), plus la couleur macroscopique des peaux et la quantité de mélanine visible sur coupe sont intenses. Cette pigmentation macroscopique se traduit par une diminution de la luminance (Figure 2 Luminance).

Exemple 4: Induction de la pigmentation par les UV dans la Peau Reconstruite Pigmentée (Figure 3) A partir de 7 jours d'émersion, les peaux reconstruites sont soumises aux UVs solaires pour induire la pigmentation. Un simulateur solaire est utilisé : il délivre des UVB et des UVA avec un spectre comparable à celui du soleil (rapport UVB/UVA de 14). Les peaux sont exposées aux UVs 3 fois, une fois tous les 2 jours. Les peaux sont prélevées 48 h après la dernière exposition. Des conditions contrôles sont réalisées en absence d'exposition au simulateur solaire. Dans les peaux soumises aux UV, les mélanocytes sont toujours présents et bien localisés dans la couche basale (figure 3 immunomarquage de TRP1. la ligne blanche pointillée indique la jonction dermo-épidermique). Ils sont activés par les UV: plus nombreux (figure 3 graphe densité de mélanocytes), plus dendritiques et plus réactifs à la réaction Dopa que dans les peaux non exposées. Une augmentation de la quantité de mélanine est mesurée (x1.8) après coloration Fontana Masson dans les peaux photo-exposées par rapport aux peaux contrôles (figure 3 quantité de mélanine). Cette stimulation de la pigmentation par les UV est quantifiée par la mesure de la luminance(L*) : la diminution de la luminance (AL= 4.38) montre que les peaux exposées aux UV sont plus foncées que les peaux non exposées (figure 3 Luminance).

Exemple 5: Induction de la pigmentation dans la peau reconstruite pigmentée par un agent propigmentant (Figure 4) En présence d'un agent propigmentant connu, l'aMSH, mis dans le milieu à partir de la phase d'émersion et à la concentration de 50 nM, les peaux prélevées 18 jours après, sont macroscopiquement plus pigmentées. La mesure de la Luminance confirme ce brunissement puisque elle diminue de 6.7 points entre les peaux non traitées et celles traitées par l'aMSH (figure 4 Luminance). Les mélanocytes sont plus dendritiques et produisent nettement plus de mélanine visible par le marquage Fontana-Masson en présence d'aMSH (figure 4 coloration de Fontana Masson).

Claims (11)

Revendications

1- Equivalent de peau in vitro caractérisé en ce qu'il comporte au moins un équivalent d'épiderme et au moins un équivalent de derme, et en ce qu'il comprend des mélanocytes produisant de la mélanine de façon constitutive et des fibroblastes vivants.

2- Equivalent de peau in vitro selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équivalent d'épiderme comprend des kératinocytes formant au moins une couche basale et au moins une couche superficielle.

3- Equivalent de peau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que tous les mélanocytes sont dans la couche basale de l'équivalent d'épiderme.

4- Equivalent de peau in vitro selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans l'équivalent de derme le pourcentage des fibroblastes orientés longitudinalement par rapport à la surface de l'équivalent de derme est inférieur à 50%.

5- Equivalent de peau in vitro selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équivalent de derme comporte une matrice de collagène de type I dans laquelle sont répartis les fibroblastes.

6- Equivalent de peau in vitro selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mélanocytes sont des mélanocytes provenant de peau humaine.

7- Equivalent de peau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa pigmentation est augmentée par exposition à un agent pro-pigmentant et/ou à des rayonnements U.V.

8- Procédé de préparation d'un équivalent de peau selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) mise en contact de fibroblastes, d'une solution de collagène, puis incubation pendant un temps suffisant pour obtenir une matrice de collagène contracté dans laquelle sont répartis les fibroblastes, constituant un équivalent de derme, b) ensemencement de l'équivalent de derme par un mélange de kératinocytes et de mélanocytes sur l'équivalent de derme obtenu en a), et culture en immersion dans un milieu liquide, c) émersion de la culture de kératinocytes et de mélanocytes sur l'équivalent de derme obtenu en b), et poursuite de la culture à l'interface air-liquide jusqu'à obtention d'un équivalent d'épiderme pluristratifié contenant des mélanocytes, surun équivalent de derme contenant des fibroblastes dans une matrice de collagène, constituant un équivalent de peau.

9- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les mélanocytes sont des mélanocytes humains, obtenus à partir de peau adulte, et préalablement 5 amplifiés.

10- Procédé selon l'une au moins des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les kératinocytes et les fibroblastes sont obtenus à partir de peau adulte humaine.

11- Procédé selon l'une au moins des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'étape a) est effectuée en présence de collagène IV , de laminine et/ou entactine. 10