Academic literature on the topic 'Cornée – Lésions et blessures – Microbiologie'

L'expression de l'intégrine a5pl et celle de son ligand, la fibronectine (FN), est augmentée au tout début de la cicatrisation cornéenne afin de favoriser la migration des cellules épithéliales. Toutefois, l'expression du collagène de type IV (CIV) et de la laminine (LM), deux composantes majeures de la membrane basale, est diminuée temporairement durant ce processus. Notre laboratoire étudie le promoteur a5 afin de déterminer quels sont les mécanismes responsables de l'augmentation de l'expression de l'intégrine a5(31 dans le contexte de la cicatrisation cornéenne. Jusqu'à maintenant, nous avions démontré que la sous-unité a5 était à la fois modulée par la FN et la densité cellulaire. Ces effets étaient, en partie, causés par des modifications du facteur de transcription Spl (±spécifie protein one¿), un régulateur positif de la transcription du gène a5. Sur le promoteur a5, nous avons identifié un site de liaison potentiel pour le facteur de transcription NFI (±nuclear factor one¿) à proximité de celui des sites Spl et AP-1 (±activator protein one¿) préalablement identifiés. Le premier objectif de cette thèse fut de déterminer l'influence de chacun de ces facteurs sur l'activité du promoteur a5. Le second objectif fut de définir l'influence de la densité cellulaire sur les facteurs de transcription AP-1, Spl et NFI. Finalement, le troisième objectif visait à déterminer l'influence du CIV et de la LM sur l'expression d'a5. Nous avons démontré que les facteurs de transcription AP-1, Spl et NFI modulent l'activité basale du promoteur a5. Nous avons aussi démontré que la densité cellulaire induit des modifications des propriétés des facteurs de transcription AP-1 et NFI. Par la suite, nous avons démontré que la FN, le CIV et la LM influencent individuellement l'expression de la sous-unité a5. Nous avons ensuite démontré que ces influences sont, en partie, causées par des modifications des facteurs de transcription Spl, AP-1 ainsi que NFI. Ainsi, l'expression de la sous-unité a5 s'avère modulée par la densité cellulaire et par des protéines de la matrice extracellulaire (MEC) impliquées dans la cicatrisation cornéenne. Ces influences résultent de modifications dans les propriétés ou les niveaux endogènes des facteurs de transcription AP-1, Spl et NFI.

La cornée est un tissu unique en raison de sa transparence, ce qui permet à la lumière pénétrant la cornée d'être transmise efficacement jusqu'à la rétine. De par sa localisation à la surface antérieure du globe oculaire, la cornée est en contact direct avec l'environnement extérieur. Par conséquent, cette disposition la prédispose à plusieurs blessures, traumatismes et stress pouvant affecter la qualité de la vision. Lorsque la capacité des cellules souches à maintenir la transparence cornéenne est affectée par la blessure, cela peut conduire à des troubles visuels importants, voire même à la cécité. La guérison des blessures cornéennes est un mécanisme complexe faisant intervenir plusieurs processus cellulaires dont la migration, la prolifération, la différenciation et la communication cellule-cellule. L'objectif de mon projet de doctorat consistait à étudier les processus cellulaires et moléculaires ayant lieu lors de la guérison des plaies cornéennes. Pour se faire, la cornée humaine reconstruite par auto-assemblage ainsi que les cellules cornéennes primaires cultivées en monocouches ont été utilisées comme modèles d'étude de la guérison des plaies cornéennes in vitro. Les résultats obtenus grâce à ces modèles ont permis de mettre en lumière plusieurs éléments originaux, dont la possibilité d'accélérer la guérison des plaies cornéenne grâce à l'inhibition de CREB combinée à l'activation d'AKT. L'expérience menée in vivo chez le lapin a permis de définir la méthode la plus appropriée afin de créer un déficit épithélial chez l'animal ainsi que les concentrations optimales des deux agents pharmacologiques, soit le C646 et le SC79. De plus, la culture des trois types de cellules cornéennes de manière séparée a permis de caractériser les différents exosomes sécrétés par ce tissu et de vérifier leur impact sur la guérison des plaies cornéennes, ce qui n'avait jamais été réalisé jusqu'à présent. Enfin, l'ensemble des résultats présentés dans cette thèse conduit à une meilleure compréhension des processus cellulaires et moléculaires liés à guérison des plaies cornéennes. Les résultats prometteurs que j'ai obtenus au cours de mon doctorat ont permis d'entreprendre le développement d'un traitement permettant de réduire significativement le temps de guérison des blessures cornéennes, et donc le risque de développer des complications. Ce nouveau traitement constitue une avenue encourageante pour améliorer les soins qui sont présentement offerts aux patients souffrant de lésions cornéennes
The cornea is a unique tissue due to its transparency, a crucial feature allowing proper light transmission to the retina. However, because of its position at the outer surface of the eye, the cornea is subjected to traumas that may alter vision quality. Such traumas may affect the capacity of corneal stem cells to regenerate the tissue. In that case, visual acuity is greatly reduced or even abolished. Corneal wound healing is a complex process that involves extracellular matrix remodeling as well as many cellular processes such as migration, proliferation, differentiation and cell-cell communication. The goal of this thesis was to study the molecular and cellular processes that occur during corneal wound healing. To do so, human tissue-engineered corneas as well as primary corneal cells cultivated as monolayers were used to study corneal wound healing. Using these in vitro models, we established that corneal wound healing processes could be significantly accelerated by inhibiting the protein CREB while activating the protein AKT. The pharmacological agents used were C646, a CREB inhibitor, and SC79, an AKT agonist. These pharmacological agents were also used in vivo in a rabbit wound model. After establishing the best method for creating reproducible corneal wounds, we showed that the lowest concentrations of C464 and SC79 tend to accelerate the healing. As exosomes are well known to participate in cell-cell communication during wound healing, we isolated these small extracellular vesicles secreted by either corneal epithelial cells, corneal fibroblasts and corneal endothelial cells. Their impact on the corneal wound healing process was therefore investigated. Taken together, the results presented in this thesis lead to a better understanding of the molecular and cellular processes that take place during corneal wound healing. Based on these novel and promising results, we worked on the development of an innovative treatment that may significantly reduce the wound healing time and therefore the risk of complications. This new therapeutic approach is an encouraging opportunity to improve the treatment currently offered to patients suffering from corneal wounds.

Tableau d'honneur de la FÉSP, 2016
La cornée est la couche la plus antérieure de l'oeil et sa transparence permet de laisser passer les ondes lumineuses vers la rétine. Cependant, la localisation de la cornée la prédispose à des blessures chimiques et mécaniques. La guérison des blessures cornéennes est un mécanisme complexe faisant intervenir la mort cellulaire, la migration, la prolifération, la différenciation et le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC). Dans cette étude, nous avons utilisé la cornée humaine reconstruite par génie tissulaire composée d’un épithélium et d’un stroma afin d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires de la guérison des plaies, en particulier le remodelage de la MEC exercé par les métalloprotéinases matricielles (MMPs). Les analyses en profilage génique sur biopuces à ADN nous ont permis de démontrer que l’expression de plusieurs gènes était dérégulée lors de la guérison des plaies dans notre modèle. L’expression des gènes codant pour les MMPs, tel que confirmée en qPCR, est augmentée dans l’épithélium migrant afin de recouvrir la plaie. Les analyses en zymographie sur gel ont démontré que les MMPs étaient converties en leur forme enzymatiquement active au fur et à mesure que la lésion se referme. Par ailleurs, nous avons démontré que l’expression des MMPs par les cellules épithéliales est influencée par la présence des fibroblastes dans le stroma ainsi que par leur sécrétion d’une MEC enrichie en collagènes. De plus, les analyses en spectrométrie de masse ont confirmé que la présence d’un épithélium stratifié est requise pour la synthèse et l’organisation adéquate de la MEC. Enfin, les résultats de ces travaux améliorent nos connaissances des mécanismes cellulaires et moléculaires qui modulent la guérison des plaies cornéennes et pourront certainement mener à des progrès en clinique, notamment au niveau du développement de thérapies visant à traiter les troubles de la cornée.
The cornea is located at the outer surface of the eye and its transparency is required to allow light transmission to the retina. However, because of its location, the cornea is subjected to chemical and mechanical injuries. Corneal wound healing is a complex mechanism involving many processes such as cell death, migration, proliferation, differentiation and extracellular matrix (ECM) remodeling. In the present study, we used a tissue-engineered, two-layers (epithelium and stroma) human cornea as a biomaterial to study both the cellular and molecular mechanisms of wound healing, more specifically the ECM remodeling exerted by matrix metalloproteinases (MMPs). Gene profiling on microarrays revealed important alterations in the pattern of genes expressed by tissue-engineered corneas in response to wound healing. Expression of many MMPs-encoding genes was shown by microarray and qPCR analyses to increase in the migrating epithelium of wounded corneas. Many of these enzymes were converted into their enzymatically active form as wound closure proceeded. In addition, expression of MMPs by human corneal epithelial cells was affected both by the stromal fibroblasts and the collagen-enriched ECM they produce. Most of all, results from mass spectrometry analyses provided evidence that a fully stratified epithelium is required for proper synthesis and organization of the ECM on which the epithelial cells adhere. This study will improve our understanding of the cellular and molecular mechanisms that modulate human corneal wound healing by exploiting a new, innovative 3D reconstructed tissue much closer to the native cornea. It is likely that our study will lead to the development of novel therapies for the treatment of many corneal disorders.

La cornée, en raison de sa localisation anatomique superficielle, est particulièrement vulnérable à divers traumatismes, lesquels peuvent mener à des déficiences visuelles importantes. Les changements dans la matrice extracellulaire (MEC) qui accompagnent les lésions de l'épithélium cornéen sont perçus par les intégrines qui, en retour, activent différentes voies signalétiques intracellulaires, menant ultimement à la réparation de l'épithélium lésé. L’objectif de cette étude consistait, d’une part, à identifier les médiateurs signalétiques dont l’expression et/ou l’activité était modifiée durant la guérison des plaies cornéennes, et, d’autre part, à analyser l’impact de l’inhibition d’un de ces médiateurs signalétiques, la kinase WNK1, sur la guérison des plaies cornéennes. L’analyse des données obtenues en profilage génique et profilage de kinases a permis d’identifier d’importantes altérations dans l’expression et l’activité de plusieurs médiateurs, dont la kinase WNK1, en réponse aux changements dans la MEC qui ont lieu durant la guérison des plaies cornéennes. En utilisant la culture de cellules épithéliales cornéennes humaines (hCECs) en monocouche et la cornée humaine reconstruite par génie tissulaire (hTEC) comme modèles, il a été possible de démontrer que l’inhibition pharmacologique de WNK1 par le WNK463 ralentit la fermeture des plaies cornéennes. De plus, des analyses de buvardage Western et des mesures de taux de croissance ont permis de démontrer que l’inhibition de WNK1 empêche l’activation de ses protéines cibles en aval SPAK et OSR1 et altère les propriétés prolifératives des hCECs. Enfin, ces résultats ont permis d’identifier WNK1 comme un joueur important dans la guérison des plaies cornéennes, attribuant ainsi une toute nouvelle fonction à cette kinase. De plus, ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la cicatrisation de la cornée et pourraient mener à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement des lésions cornéennes.
The cornea, because of its superficial anatomical location, is continually subjected to abrasive forces and various traumas, which can lead to significant visual impairments. Damages to the corneal epithelium trigger important changes in the composition of the extracellular matrix (ECM) to which the basal human corneal epithelial cells (hCECs) attach. These changes are perceived by integrins that activate different intracellular signalling pathways, ultimately leading to reepithelialization of the injured epithelium. The aims of this study was, first, to identify the signalling mediators whose expression and/or activation was altered during the healing process of the cornea, and second, to analyze the impact of the inhibition of one of these signalling mediators, the WNK1 kinase, on the corneal wound healing. Analysis of the gene profiling data and kinase arrays revealed important alterations in the expression and activity of several mediators, including the WNK1 kinase, in response to the ECM changes that occur during corneal wound healing. Using both monolayers of hCECs and tissue-engineered human corneas (hTECs) as in vitro models, we demonstrated that pharmacological inhibition of WNK1 by WNK463 significantly reduced the rate of corneal wound closure. In addition, Western blot analyzes and growth rate measurements have shown that inhibition of WNK1 prevents the activation of its downstream target proteins SPAK and OSR1, and alters the proliferative properties of hCECs, respectively. Finally, these results allowed the identification of WNK1 as an important player in the wound healing of the cornea, thus assigning a new function to this kinase. These results will therefore contribute to a better understanding of the cellular and molecular mechanisms involved in corneal wound healing and could lead to the identification of new therapeutic targets in the treatment of corneal wounds.

La myopie forte est une amétropie sévère. Une nouvelle étude de génotypage pangénomique visant à identifier de gènes de susceptibilité à la myopie forte dans la population française caucasienne a été développée. Une nouvelle cohorte a été constituée. Sa taille modeste, nécessite une analyse de réplication en plusieurs étapes qui est en cours. L'identification des gènes impliqués est importante pour la compréhension de la physiopathologie de la maladie. Un des traitements courant de la myopie est la chirurgie réfractive. En moyenne, 1,75% de patients opérés développent des opacités stromales. Les mécanismes de la réponse cicatricielle normale du stroma restent méconnus. A la suite d'une blessure transfixiante de la cornée, nous avons analysé les phénotypes des cellules dans le stroma cornéen blessé chez un modèle murin. Pour la première fois in vivo, nous avons identifié des progéniteurs du stroma qui se multiplient à la suite d'une blessure. Nous montrons ainsi que les cellules stromales adultes semblent acquérir un phénotype identique à celui de leurs précurseurs embryonnaires dans le stroma blessé. Ceci suggère la plasticité de ces cellules. Nos résultats mettent en évidence de nouveaux phénotypes cellulaires dont les rôles potentiels dans la réparation du stroma et dans la formation des opacités doivent être évalués
High myopia is a severe ametropia. A new genome-wide study was designed to identify the genes underlying the high myopia phenotype in the French Caucasian population. A new cohort was recruited but not sufficiently completed, thus requiring a mutli-step replication analysis that is still underway today. The identification of genes involved in myopia development is important for the understanding of the physiopathology of the disease. Myopia can be treated by refractive error surgery that remodels the cornea. An average of 1. 75% of patients operated develop corneal stromal opacities. The mechanisms underlying the normal corneal stromal wound response are still elusive. We investigated the phenotype of cells involved in stromal wound repair using a mouse model of full thickness corneal incision wounding. For the first time in vivo we suggest the localisation of a stromal progenitor pool that expands in response to corneal wounding. We also demonstrate that adult keratocyte cells in the in vivo wounded stroma could revert back to their embryonic cell phenotype, indicating that these cells could be relatively plastic. These results give insights into novel cell phenotypes in the wounded stroma with potential roles in stromal repair and opacity formation that require further investigation

Dès les premières heures suivant une lésion à l’épithélium cornéen, d’importantes quantités de fibronectine (FN) sont sécrétées dans la membrane basale, tandis que l’expression des laminines (LMs) et des collagènes (principalement le type IV) diminue temporairement pour réapparaitre une fois la lésion recouverte. L’intégrine α5β1 joue un rôle majeur dans la cicatrisation cornéenne en favorisant l’adhésion et la migration des cellules épithéliales de cornées (CEC) sur la matrice temporaire de FN. Notre laboratoire étudie la modulation d’expression du gène codant pour la sous-unité α5 par les composantes de la matrice extracellulaire (MEC) durant la cicatrisation de l’épithélium cornéen. Des travaux antérieurs réalisés dans notre laboratoire ont permis de démontrer que la FN exerce une influence positive sur l’activité transcriptionnelle du promoteur du gène α5, tandis que la LM exerce une influence négative dans des CEC de lapins. Toutefois, l’étude des influences individuelles des collagènes ou des effets combinés des matrices complexes n’avait jamais été entreprise à ce jour. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de démontrer que les matrices extracellulaires complexes, composées de FN et de différents types de collagènes, exercent une influence positive sur l’expression du gène α5 dans des CEC humaines. Ces influences de la MEC résultent de modifications dans l’expression et les activités de liaison à l’ADN des facteurs de transcription NFI, Sp1, AP-1 et Pax-6. À l’inverse, les matrices simples de collagènes exercent une influence négative sur l’expression du gène α5 dans les CECs ce qui suggère qu’une des multiples actions des collagènes pourrait être de ralentir la migration et la prolifération des cellules épithéliales afin de permettre leur différenciation dans les couches supérieures de l’épithélium cornéen. Nous avons également démontré la présence d’une région distale conservée de 300 nucléotides située en amont des gènes codant pour les sous-unités d’intégrines α3, α5, α9 et αv. Cette région conservée porte plusieurs éléments de régulation (positifs et négatifs) qui contribuent à la modulation fine de l’expression du gène α5. Outre les gènes pour certaines intégrines, la MEC modifie profondément l’expression de plusieurs gènes codant, entre-autre, pour des métalloprotéinases matricielles (MMPs) et diverses composantes de la MEC.
Upon corneal injury, it is the massive secretion of fibronectin (FN) that characterizes the very first changes occurring in the basement membrane (BM) while in the meantime laminin (LM) and collagens (mostly type IV) temporarily disappear and then sequentially reappear once the denuded corneal area is completely covered. The FN binding integrin α5β1 plays a major role in corneal wound healing by promoting epithelial cell adhesion and migration over the temporary FN matrix. Over the past few years, our laboratory investigated the mechanisms by which the extracellular matrix (ECM) components may alter the expression of the α5 integrin subunit gene during corneal wound healing. While FN was found to positively regulate the expression of the α5 gene promoter, LM surprisingly repressed its transcription in rabbit corneal epithelial cells. However, the individual influences of collagens, or the combinatorial influence of a more complex tissue-engineered ECM had yet to be determined. In this thesis, we demonstrated that the reconstructed ECM, which is enriched in several types of collagens and FN, exerts a positive influence on the expression of the α5 gene in human corneal epithelial cells as a result of alterations in the expression and DNA binding of the transcription factors NFI, Sp1, AP-1 and Pax-6. On the other hand, collagens most usually acted negatively on the expression of the α5 integrin gene in corneal epithelial cells (CECs). One can then speculate that a particularly important function of the corneal BM collagens would consist to inform CECs that cell migration is no longer required, allowing them to differentiate vertically into suprabasal epithelial cells. We also demonstrated that a 300 bp conserved 5’-distal region present in the α3, α5, α9 and αv integrin subunit gene promoter sequences contains several target sites for positive and negative transcription factors that may prove important for fine-tuned regulation of α5 gene transcription. In addition, the ECM components also cause important changes in the expression of other genes, such as those encoding matrix metalloproteinases (MMPs) and various ECM components.