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Contact dermatitis : from biomarker discovery to the development of new molecular diagnostic approaches
No full textL’eczéma de contact (EC) est une dermatose inflammatoire fréquente, induite par l’exposition répétée de la peau à des produits chimiques présents dans notre environnement. La distinction entre les formes allergique (ECA) et irritante (ECI) des EC s'avère souvent difficile en pratique clinique. Ce projet de thèse avait pour objectif de caractériser les signatures moléculaires des inflammations cutanées induites par l’exposition aux allergènes (haptènes) et aux irritants afin d’identifier et valider des biomarqueurs diagnostiques des ECA. Pour ce faire, nous avons conduit trois études cliniques translationnelles chez des patients suspectés d’ECA, en phase active de la maladie ou lors de la réalisation d’un bilan allergologique. Nos travaux ont ainsi mis en évidence (i) l’existence de profils moléculaires et de voies de signalisation uniques caractérisant chaque inflammation. (ii) Par des méthodes de « machine learning », nous avons identifié et validé un ensemble de biomarqueurs permettant de discriminer de façon fiable et robuste les réactions d’ECA des autres formes d’EC. Nous avons également montré que (iii) le même panel de biomarqueurs d’allergie est exprimé à la fois dans les lésions actives d’ECA et celles induites après la pose de patch-tests lors d’un bilan allergologique ; que (iv) leur niveau d’expression corrèle avec l’intensité clinique des réactions ainsi que la dose d’allergène auquel l’individu est exposé ; et finalement, que (iv) leur détection permettrait de stratifier les patients dès la première consultation ; et également d’optimiser l’interprétation des résultats du bilan allergologique. L’ensemble de ce travail démontre que l’analyse moléculaire de l’inflammation cutanée induite par les produits chimiques aide à renforcer le diagnostic clinique des EC. Ces résultats ouvrent également la voie au développement d’outils diagnostiques innovants, qui permettront à terme de simplifier et d’améliorer la prise en charge des patients.Contact dermatitis (CD) is a common inflammatory skin disease induced by repeated exposure of the skin to environmental chemicals. The distinction between allergic (ACD) and irritant (ICD) forms of CD is often challenging in clinical practice. The aim of this thesis was to characterize the molecular signatures of skin inflammation induced by exposure to contact allergens and irritants in order to identify and validate diagnostic biomarkers of ACD. To this end, we performed three translational clinical studies including patients suffering from CD, in the active phase of their disease or undergoing allergology workups. Our results demonstrated (i) the existence of unique molecular profiles and signaling pathways characterizing each inflammation. (ii) Using machine learning approaches, we identified and validated a minimal set of biomarkers that allow a reliable and robust discrimination between ACD reactions and other types of CD. We also showed that (iii) the same panel of allergy biomarkers is expressed in both active ACD lesions and relevant positive patch-test reactions; (iv) their expression level correlates with the intensity of the clinical reactions as well as with the dose of allergen applied to the skin; and finally, (iv) their detection could allow patient stratification as early as the first consultation; and optimize the interpretation of patch-test results. This work demonstrates that molecular analysis of chemical-induced skin inflammation could help to strengthen the clinical diagnosis of CD. These results also pave the way for the development of innovative diagnostic tools, which will simplify and refine the management of CD patients
Impact of CD8+ T cells in Cutaneous Adverse Drug Reactions : how to explain the severity associated with those reactions ?
No full textLa nécrolyse épidermique toxique (NET) est une réaction cutanée médicamenteuse (CADR - Cutaneous Adverse Drug Reaction) rare et sévère qui se caractérise par une nécrose brutale de l’épiderme, entraînant un décollement cutané plus ou moins étendu. Il s’agit d’une urgence vitale avec jusqu’à 30% de décès à la phase aiguë. L’importance de la surface décollée définit deux entités cliniques : le syndrome de Stevens-Johnson quand le décollement est inférieur à 10% et le syndrome de Lyell quand il est supérieur à 30%. A distance, le risque de complications, notamment sous forme de synéchies des muqueuses, est particulièrement élevé et doit être prévenu systématiquement. Le mécanisme physiopathologique repose essentiellement sur une réaction d’hypersensibilité médicamenteuse retardée dans laquelle les lymphocytes cytotoxiques jouent un rôle majeur. Le terrain génétique intervient également avec des associations HLA-médicament maintenant bien décrites, notamment dans les populations asiatiques. La question du traitement reste encore très débattue : il repose essentiellement sur la corticothérapie systémique, la ciclosporine ou encore les immunoglobulines IV. Quelques études suggèrent également un intérêt des anti-TNF-alpha. Le but de ce travail est de comprendre les mécanismes à l’origine des CADRs les plus sévères, à travers la caractérisation de patients atteints de NET à la phase aiguë et en les comparant à une CADR bénigne comme l’EMP. Nous avons dans un premier temps déterminé quelles étaient les principales populations CD45+ présentes à la phase aiguë des NET et de patients ayant présenté un exanthème maculo-papuleux (EMP) bénin, à la fois dans la peau et dans le sang. Nous avons cherché à déterminer la présence de populations cellulaires spécifiques de ces pathologies, notamment au sein des lymphocytes T CD8+ qui étaient la population majoritaire dans ces deux CADRs. Nous avons notamment montré qu’il existait une expansion majeure de lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires et polycytotoxiques au cours de la NET comparativement à l’EMP. Puis, nous nous sommes intéressés à la clonalité de ces populations lymphocytaires T CD8+ au travers de l’analyse de leurs séquences V-béta puis au moyen d’un séquençage ADN haut débit : nous avons notamment montré que ces expansions lymphocytaires T CD8+ étaient clonotypiques dans la peau. Nous avons également étudié l’expansion de ces clones cutanés dans le sang des patients atteints de NET et avons montré que leur expansion sanguine était directement corrélé à la sévérité clinique. Enfin, nous avons pu démontré in vitro chez deux patients que ces clones étaient spécifiques du médicament inducteur.Toxic epidermal necrolysis (TEN) is a rare and severe cutaneous adverse drug reaction (CADR). The histologic hallmark of this reaction is necrosis with detachment of the epidermis resulting in skin blistering. This is a vital emergency with up to 30% deaths at the acute phase. The percentage of blistering skin determines two clinical entities: Stevens-Johnson syndrome when detachment represents less than 10% and Lyell's syndrome when it is greater than 30%. The development of late complications, notably mucous synechiae, is frequent and must be systematically prevented. Pathophysiologic mechanism consists in a delayed drug hypersensitivity reaction in which cytotoxic T lymphocytes play a major role. Genetic background is also very important with HLA-drug associations which have been reported, notably in asian ppopulations. Treatment remains very debated : systemic steroids, ciclosporin or intravenous immunoglobulins are commonly used. Some studies also suggest that TNF-alpha inhibitors are of interest in treating this disease. The aim of this work is to understand the mechanisms underlying the most severe CADRs, through the characterization of TEN patients. We first determined the main CD45+ populations present in the acute phase of both TEN and patients who devloped a benign maculo-papular exanthema (MPE). We sought to determine the presence of cell populations specific to these pathologies, particularly within CD8+ T lymphocytes, which were the majority population in these two CADRs. In particular, we have shown that there is a major expansion of CD8+ T lymphocytes in memory and polycytotoxic effectors during TEN compared to MPE. Then, we focused on the clonality of these CD8+ T lymphocyte populations through the analysis of their V-beta sequences and then by means of high throughput DNA sequencing: in particular, we showed that these CD8+ T lymphocyte expansions were clonotypic in the skin. We also studied the expansion of these skin clones in the blood of TEN patients and showed that their blood expansion was directly correlated with clinical severity. Finally, we were able to demonstrate in vitro in two patients that these clones were specific to the suspected dru
Contribution of Staphylococcus aureus in atopic dermatitis immunopathology
No full textContexte. La dermatite atopique (DA) est une dermatose inflammatoire associée à une dysbiose à Staphylococcus aureus (Sa). Les mécanismes immunologiques par lesquels Sa contribue à cette pathologie sont peu caractérisés. Méthodes. Nous avons développé un modèle murin d'inflammation cutanée proche de la DA, induite par l'application répétée de souches cliniques de Sa. Ces applications étaient réalisées sur une peau normale, une peau sensibilisée de type 17 (co-application d'imiquimod IMQ) ou une peau sensibilisée de type 2 (co-application de calcipotriol MC903). La réponse immunitaire à Sa était ensuite analysée à deux différents temps: durant la phase primaire, correspondant aux premières expositions à Sa, et durant la phase mémoire, correspondant à la réexposition à Sa après résolution de l'inflammation primaire. Résultats. L'intensité de l'inflammation différait selon les souches cliniques de Sa, et était dépendante du quorum sensing. De plus, la réponse inflammatoire était fortement inhibée dans des animaux dépourvues d'inflammasome ou déficients en monocytes/macrophages, mais était similaire dans des animaux dépourvus d'immunité adaptative, suggérant un rôle majeur de l'immunité innée durant la réponse primaire à Sa. La co-application d'IMQ et de MC903 aggravait l'inflammation cutanée induite par Sa. De manière intéressante, de fortes réponses mémoires T et B étaient détectées après résolution de l'inflammation, avec une accumulation de lymphocytes T résidents mémoires sur le site cutané préalablement enflammé. Une réponse inflammatoire exagérée était aussi détectée après réexposition cutanée à Sa, mais uniquement dans les souris ayant eu une co-application avec l'IMQ et le MC903. La réponse mémoire était protective dans le modèle IMQ tandis qu'elle était délétère dans le modèle MC903. Conclusion. Cette étude démontre l'importance de l'immunité innée et de l'immunité adaptative dans l'inflammation de la DA induite par Sa. La réponse mémoire locale à Sa apparaît dépendante de la qualité du microenvironnement inflammatoire cutané lors de l'immunisation vis-à-vis de la bactérie, ce qui revêt un intérêt majeur d'un point de vue thérapeutique.Context. Atopic dermatitis (AD) is an inflammatory dermatosis associated with Staphylococcus aureus (Sa) dysbiosis. The immunological mechanisms by which Sa contributes to this pathology remain poorly characterized. Methods. We developed a mouse model of AD-like skin inflammation induced by repeated applications of clinical strains of Sa. Such applications were performed on normal skin, on type-17-sensitized skin (co-application of imiquimod [IMQ]) or on type-2-sensitized skin (co-application of calcipotriol [MC903]). Immune response to Sa was then analyzed at two different times: during the primary response, corresponding to the first exposures to Sa, and during the memory response, corresponding to the reexposure to Sa after resolution of the inflammation. Results. The intensity of the inflammation was found to be variable depending on the clinical strain applied, and dependent on the activation of the Sa quorum sensing. In addition, the response was strongly inhibited in inflammasome- or monocyte/macrophage-deficient animals, but not in T-cell-deficient mice, suggesting a major role of innate immunity during the primary response to Sa. IMQ and MC903 co-applications aggravated the Sa-induced skin inflammation. Interestingly, robust memory T and B responses were detected even after resolution of skin inflammation, with an accumulation of memory resident T cells at the sites of previous injury. An exaggerated inflammatory response was also detected after local re-exposure to Sa, but only in mice with previous IMQ-induced and MC903-induced co-inflammations. The memory response to Sa was protective in IMQ model whereas it was harmful in MC903 model. Conclusion. This study demonstrates the importance of both innate and adaptive immunities in Sa-induced AD inflammation. Local memory response to Sa appears dependent to the skin barrier quality at the time of sensitization to the bacteria, underlying the major interest of skin barrier restoration to treat AD
METHODS FOR THE TREATMENT OF INFLAMMATORY SKIN DISEASES WITH UROCANASE INHIBITOR FIELD OF THE INVENTION: The present invention relates to methods for the treatment of inflammatory skin diseases with an urocanase inhibitor associated or not with phototherapy
No full textThe present invention relates to methods for the treatment of inflammatory skin diseases with an urocanase inhibitor associated or not with phototherapy. In particular, a first object of the present invention relates to a method of treating an inflammatory skin disease in a subject in need thereof comprising administering to the subject a therapeutically effective amount of an urocanase inhibitor In a particular embodiment said method is associated with phototherapy.A second object of the present invention relates to an urocanase inhibitor for use in a treatment of an inflammatory skin disease.In a particular embodiment said use being associated with phototherapy
Biomarkers for chronic hand eczema: Could etiological and clinical subtypes truly be the starting point? An open question
No full textInternational audienc
METHODS FOR THE TREATMENT OF INFLAMMATORY SKIN DISEASES WITH UROCANASE INHIBITOR FIELD OF THE INVENTION: The present invention relates to methods for the treatment of inflammatory skin diseases with an urocanase inhibitor associated or not with phototherapy
No full textThe present invention relates to methods for the treatment of inflammatory skin diseases with an urocanase inhibitor associated or not with phototherapy. In particular, a first object of the present invention relates to a method of treating an inflammatory skin disease in a subject in need thereof comprising administering to the subject a therapeutically effective amount of an urocanase inhibitor In a particular embodiment said method is associated with phototherapy.A second object of the present invention relates to an urocanase inhibitor for use in a treatment of an inflammatory skin disease.In a particular embodiment said use being associated with phototherapy
Memory T-cells and impact on the epidermal inflammatory response and pigmentation
No full textLe vitiligo est une pathologie cutanée dépigmentante causée par la perte des mélanocytes, cellules produisant la mélanine. Il s'agit d'une pathologie multifactorielle associant des prédispositions génétiques à des facteurs environnementaux, à des anomalies des métabolismes oxydatif et énergétique des mélanocytes et à une altération de la réponse immunitaire. Concernant cette dernière, nous avons mis en évidence une implication des lymphocytes T résidents mémoires (LTRM) de phénotype Th1/Tc1, exprimant le récepteur des chémokines CXCR3. Ma thèse a pour objectif de caractériser le phénotype et la fonction des lymphocytes T cutanés et circulants de patients atteints de vitiligo, ainsi que l’impact des facteurs solubles produits par ces lymphocytes T cutanés sur la réponse inflammatoire épidermique et la perte des mélanocytes observées au cours du vitiligo. Nous avons constaté une diminution de la proportion de lymphocytes T effecteurs mémoires (LTEM) sanguins de phénotype Th1/Tc1, Th17/Tc17 et Th1/Th17-Tc1/Tc17 chez les patients atteints de vitiligo par comparaison à des lymphocytes TEM de sujets sains, suggérant une migration de ces sous-populations dans la peau des patients. De plus, nous avons montré que les lymphocytes T infiltrant la peau de patients atteints de vitiligo produisent des facteurs solubles caractéristiques de lymphocytes Th1/Tc1, tels l’interféron-γ (IFNγ) et « Tumor Necrosis Factor α » (TNFα), mais également de lymphocytes T Th2/Tc2, telles l’Interleukine-5 (IL-5) et l’IL-13, suggérant que le vitiligo ne peut être caractérisé par un simple biais Th1/Tc1 mais semble être une maladie plus complexe. Par ailleurs, nous avons pu observer que les facteurs solubles produits par les lymphocytes T cutanés des patients atteints de vitiligo induisent une réponse inflammatoire à la fois kératinocytaire et mélanocytaire, mais également une altération du métabolisme énergétique et oxydatif des mélanocytes, et une déstabilisation du mélanocyte par clivage de la E-cadhérine via la production de la métalloprotéase matricielle MMP9 par les kératinocytes sous l’action notamment de l’IFNγ et du TNFα. Nos travaux ont également mis en avant le rôle majeur de la voie JAK/STAT dans ces effets. Enfin, l’étude de l’axe CXCR3/CXCL9-10 au niveau épidermique a été le dernier objectif de ma thèse. En effet, nos données préliminaires ont montré d’une part une expression épidermique du CXCR3 par les kératinocytes et les mélanocytes, mais également une potentielle augmentation de l’expression de ce récepteur par l’IFNγ en combinaison avec le TNFα chez les patients atteints de vitiligo. L’ensemble de nos travaux ont permis d’apporter de nouvelles données sur les mécanismes impliqués dans la perte du mélanocyte au cours du vitiligo, de mettre en avant le rôle majeur du mélanocyte dans cette pathologie, ainsi que d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques prometteuses.Vitiligo is a depigmenting disorder resulting from the loss of epidermal melanocytes: the cells responsible for melanin production. Vitiligo is a multifactorial disease involving genetic factors, environmental triggers, abnormal melanocyte oxidative and energetic metabolisms and impaired inflammatory and immune response. Recently, we showed that vitiligo skin is defined by the presence of resident memory T cells expressing the chemokine receptor CXCR3, characteristic of a skewed Th1/Tc1 phenotype. The aim of my thesis is to characterize the phenotype and function of vitiligo blood and skin T-cells, and to study the impact of soluble factors produced by skin T-cells on the epidermal inflammatory response and the loss of melanocytes observed during vitiligo. We observed a decreased proportion of blood Th1/Tc1, Th17/Tc17 and Th1/Th17-Tc1/Tc17 effector memory T cell subsets in vitiligo patients compared to healthy donors, suggesting a recruitment of these T-cell subpopulations into the skin of vitiligo patients. Moreover, we showed that vitiligo skin T cells secretome is predominantly defined by the presence of type 1: Interferon-γ (IFNγ) and Tumor Necrosis Factor α (TNFα), but also type-2 cytokines: Interleukin-5 (IL-5) and IL-13, suggesting that vitiligo is not only a Th1/Tc1 skewed immune disease. In addition, soluble factors produced by vitiligo skin T-cells induced an epidermal inflammatory response (involving both keratinocytes and melanocytes) and an alteration of melanocyte energetic and oxidative metabolisms. Soluble factors also induced a defect of melanocyte adhesion caused by the cleavage of E-cadherin by matrix metalloprotease MMP9, released by keratinocytes in response to IFNγ and TNFα. Our data also highlighted the important role of the JAK/STAT pathway in these effects. Finally, the study of the CXCR3/CXCL9-CXCL10 axis in the epidermis was the last aim of my thesis. Indeed, our preliminary data revealed an epidermal expression of CXCR3by both keratinocytes and melanocytes, and IFNγ in combination with TNFα are likely involved in the upregulation of CXCR3 expression in vitiligo patients’ skin. All together, our results bring new insight into the mechanisms involved in melanocyte loss during vitiligo, highlighting the important role of melanocyte in this disease and identify new therapeutic targets
Hot homogenization process optimization for fragrance encapsulation in solid lipid nanoparticles: Fragrance encapsulation in SLN by hot homogenization process
No full textInternational audienceSolid lipid nanoparticles (SLNs) loaded with perfume were prepared using a hot homogenization process coupled with ultrasounds. The objective was to develop a simple process adjustable to several kinds of lipids. The process comprised two steps: a pre‐emulsion of the melted lipids in water followed by a size reduction by sonication, before cooling. The study of several formulation parameters showed that the size distribution of SLNs depended essentially on the sonication step, and especially on the ultrasounds power and time. Five types of SLNs loaded with perfume were produced, based on petrolatum, candelilla, shea butter, C10‐18 triglycerides, and cetyl palmitate. The size distribution was below 200 nm with a narrow size distribution. Moreover, high encapsulation efficiency was obtained, at least 66.5% (±0.5) for petrolatum SLNs and 94.9% (±0.5) for cetyl palmitate SLNs and the loading % was comprised between 4.9% (±0.5) (petrolatum) and 7.0% (±0.5) (cetyl palmitate). A correlation between the partition coefficient of the molecules and the encapsulation efficiency was established for all lipids except cetyl palmitate. Cetyl palmitate, candelilla and petrolatum SLNs were stable for at least one month at 4 °C and 25 °C
Molecular profiling of skin test-induced inflammation to support the clinical diagnosis of delayed drug hypersensitivity reaction
No full textInternational audienc
Role of tissue-resident memory T cells in the pathophysiology of allergic contact dermatitis
No full textInternational audiencePurpose of review We bring updated knowledge on tissue-resident memory T cells (T RM ), underlining their major role in the recurrence and the severity of allergic contact dermatitis (ACD). Recent findings ACD is a frequently encountered skin disease. It is defined as a delayed-type hypersensitivity reaction initiated by the recruitment of antigen-specific T cells into the skin of sensitized patients. ACD lesions tend to develop on already-exposed areas and worsen over time. That clinical observation has raised questions on the contribution of T RM to ACD recurrence and severity. T RM are memory T cells that persist in peripheral tissues, such as the skin, without recirculating through the blood. These cells provide effective immune memory against pathogens, but they may also participate in the development or exacerbation of numerous inflammatory diseases, including skin allergies. Recent works have demonstrated a major role for T RM in ACD pathophysiology. Summary In ACD, T RM accumulate preferentially at the allergen contact site during the sensitization phase. Thereafter, these cells cause a rapid and intense response to any new allergen exposure. They also play a key role in flare-ups of ACD and the chronicity and severity of the disease. These aspects suggest that T RM may have an interest as therapeutic targets
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