Étude de la guérison des plaies cornéennes grâce à la cornée reconstruite par génie tissulaire

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.

Prix: Tableau d’honneur de la FÉSP