L’épiderme de la peau épaisse se compose de cinq couches distinctes qui, de la plus profonde à la plus superficielle, sont les suivantes : la couche basale (ou stratum germinativum ), la couche épineuse (ou stratum spinosum ), la couche granuleuse (ou stratum granulosum ), la couche de transition (couche claire ou stratum lucidum ) et la couche cornée (ou stratum corneum ) (figure 2) (Holbrook, 1987; Marieb, 1993; Wysocki, 1999). La peau fine ne contient quant à elle pas de couche claire. Au cours de leur progression de la couche basale vers la couche cornée, les kératinocytes passent par les différentes étapes du processus de différenciation terminale. Cette maturation prend en moyenne 28 jours et permet à l’épiderme de se renouveler continuellement.

La différence majeure est évidemment la grande densité de follicules pileux qui recouvrent la souris. L’épiderme interfolliculaire est en effet pratiquement inexistant. De plus, les souris possèdent certains types de poils qu’on ne retrouve pas chez l’humain, comme par exemple les vibrisses. Les poils murins ont également un cycle de vie différent de celui des humains. En effet, la plupart des follicules pileux murins adultes demeurent dans la phase télogène pour de longues périodes, ce qui explique le fait que la longueur des poils est constante chez les souris adultes alors que chez les humains, les poils poussent continuellement. L’épiderme murin est aussi très mince et ne possède que quelques couches de cellules vivantes, soit 2 à 3 couches, comparativement à 10 à 15 chez l’humain. Les souris sont également dépourvues de glandes apocrines (Sundberg, 1996). Les dômes tactiles contenant les cellules de Merkel sont toutefois beaucoup plus nombreux chez les souris que chez les humains et leur distribution est aussi différente. En effet, contrairement à ce qui est retrouvé dans la peau humaine, les cellules de Merkel sont toujours absentes de l’épithélium des poils de souris (Moll, 1996). On les retrouve plutôt au niveau de la GFE des vibrisses ainsi que dans les coussinets plantaires (Moll, 1996).

Bien que l’utilisation de souris en tant que modèle animal présente plusieurs avantages, il est important de demeurer conscient des nombreuses différences existant entre les deux espèces. La prudence est de mise dans l’interprétation des résultats obtenus chez la souris; ces derniers ne peuvent pas toujours être extrapolés à l’humain.

Il existe également une corrélation entre le développement des follicules pileux et le développement de l’innervation de la peau. L’équipe du Dr Munger a en effet démontré que l’innervation cutanée précédait le développement du premier follicule pileux morphologiquement reconnaissable par au moins deux jours (Munger, 1991). Les fibres nerveuses approcheraient donc l’endroit exact où les follicules pileux vont se développer avant même l’initiation du développement des poils (Peters, 2002). Ils ont également démontré que la formation des différents types de terminaisons nerveuses et la séquence de leur développement sont dictées par les follicules pileux plutôt que par un signal provenant des DRG (Munger, 1991).

Les extrémités d’un axone périphérique endommagé gonflent rapidement après une lésion à cause de l’accumulation de substances transportées dans l’axone (Marieb, 1993). Il y a alors diminution de la production de neurotransmetteurs et augmentation de la production des substrats nécessaires à la reconstitution de l’axone (Lanza, 1997). La partie de l’axone et de sa gaine de myéline située en aval de la lésion commence alors à se désintégrer puisqu’elle ne reçoit plus du corps cellulaire les nutriments et les autres substances qui lui sont essentielles (Ide, 1996). Ce processus est appelé dégénérescence wallérienne (figure 9). Des cellules de Schwann et des macrophages migrent par la suite dans la zone du traumatisme et commencent à phagocyter la myéline en décomposition et les débris de l’axone (Ide, 1996). Une fois les débris nettoyés, les cellules de Schwann prolifèrent et forment des cordons cellulaires ( band of Büngner ) qui guident les repousses de l’axone (cônes de croissance) en voie de régénération vers leurs points de contact antérieurs (Marieb, 1993; Ide, 1996). Ces mêmes cellules ont pour fonction de protéger, de soutenir et de remyéliniser l’axone tout en libérant des facteurs favorisant sa croissance.

Plusieurs protéines exprimées durant la dégénérescence wallérienne stimulent l’élongation des neurites in vitro , incluant le facteur de croissance neuronale (NGF), le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF), la molécule d’adhérence cellulaire neuronale (NCAM) et la molécule d’adhérence cellulaire L1 (L1 CAM), de même qu’un composant de la MEC, la laminine (Tonge, 1997). Dans le SNP, les cônes de croissance des neurones en développement et en régénération peuvent s’attacher activement aux molécules de la MEC comme la laminine, le collagène ou la fibronectine, ce qui facilite l’élongation des neurites vers leurs propres cibles (Borkenhagen, 1998; Purves, 1999). Les cellules neuronales ont l’habileté d’interagir avec ces molécules par le biais de la grande famille des récepteurs aux intégrines.

Dans le cas d’un manque de disponibilité d’un site donneur, on peut alors avoir recours à l’utilisation d’équivalents cutanés produits in vitro . Deux types d’équivalents ont entre autres été décrits dans la littérature. Kangesu et al. travaillent sur des dermes autologues ensemencés de kératinocytes autologues (greffe kérato-dermique) (Kangesu, 1998), alors que l’équipe du Dr English travaille sur des équivalents cutanés également autologues préparés à partir de kératinocytes en culture et d’un gel de collagène ensemencé de fibroblastes (English, 1992a; English, 1992b). Ces deux types d’équivalents cutanés permettent une certaine régénération nerveuse. Malheureusement, la peau générée in vitro ne possède pas d’annexe cutanée et donc pas de terminaison nerveuse spécialisée qui leur est associée. Il existe très peu d’études concernant la réinnervation de tels équivalents.

Le relarguage de facteurs neurotrophiques comme le NGF à partir de cellules cibles de la greffe peut influencer la qualité de la réinnervation. Des études antérieures ont suggéré que les appendices de la greffe, comme par exemple les follicules pileux et les glandes sébacées, seraient une cible pour le neurotropisme (Kangesu, 1998). Pendant la guérison des plaies, l’angiogenèse pourrait également jouer un rôle important dans la régénération nerveuse cutanée.

Le modèle de peau reconstruite sur lequel travaille notre équipe est basé sur l’utilisation d’une éponge de collagène composée de collagène bovin de types I et III et de chitosane (Shahabeddin, 1990; Berthod, 1994). Ce dernier est un polysaccharide dérivé de la carapace des crustacés permettant d’établir des liaisons ioniques avec les groupements carboxyles du collagène grâce à ses nombreux groupements aminés (Singla, 2001). En comparaison avec d’autres types d’éponge, l’utilisation du chitosane représente une innovation majeure de ce modèle puisque les autres modèles sont habituellement réticulés au glutaraldéhyde, produit hautement toxique (Yannas, 1980; Boyce, 1988). Cette éponge présente également l’avantage d’être faiblement rétractée par les fibroblastes et d’avoir une épaisseur et des dimensions facilement modulables et se rapprochant de l’épaisseur de la peau normale humaine (Berthod, 1994). Un autre modèle utilisé dans le cadre du présent projet est celui de la peau reconstruite par la méthode d’autoassemblage exclusive au Laboratoire d’Organogénèse Expérimentale (LOEX) (Michel, 1999). L’intérêt de ce modèle réside dans le fait qu’il peut être constitué uniquement de matériel humain entièrement sécrété par les cellules obtenues d’une biopsie de peau humaine. Le fait d’avoir un modèle constitué de cellules humaines est très important dans le cadre d’études in vitro puisque l’objectif principal est d’extrapoler les résultats à l’humain.

Il existe différents modèles de peaux reconstruites in vitro développés par plusieurs laboratoires dans le monde (Berthod, 1997c). La principale innovation de notre modèle par rapport aux modèles actuellement commercialisés est la possibilité de produire des peaux reconstruites autologues, c’est-à-dire constituées avec les propres cellules du patient, plutôt qu’hétérologues. Cette différence majeure permet donc de réaliser une greffe de peau permanente, contrairement aux transplantations de peaux reconstruites hétérologues qui sont plutôt utilisées comme des pansements temporaires de haute technologie.

Notre modèle de peau reconstruite a donc pour objectif clinique d’être appliqué sur des brûlures profondes, là où aucune autogreffe n’aurait été possible dans des délais raisonnables en raison du manque de surface de peau saine, dans le cas de patients brûlés à plus de 50% de leur surface corporelle totale par exemple. Le présent projet a pour objectif d’optimiser le modèle de peau reconstruite déjà mis au point par notre équipe afin qu’il stimule le processus de régénération nerveuse après greffe. Ceci permettrait d’améliorer la récupération sensitive des grands brûlés, dans l’espoir de faire mieux qu’une autogreffe, et ce, grâce à l’incorporation de molécules neurotrophiques, de cellules ou d’appendices dans le biomatériau. Dans le cadre du présent projet, nous avons utilisé des follicules pileux et avons posé comme hypothèse que les poils avaient une influence positive sur la migration axonale. À long terme, la greffe de peaux reconstruites enrichies en follicules pileux autologues pourrait améliorer la récupération tactile du greffon.

Dans la peau avec poils, les follicules pileux sont enrobés d’une terminaison nerveuse sensitive, soit le récepteur folliculaire des poils, qui représente un des composants majeurs du toucher de la peau poilue. Le processus par lequel la terminaison nerveuse vient s’enrouler autour du follicule pileux demeure toutefois inconnu. De plus, dans le cas d’une brûlure profonde, les follicule pileux et les fibres nerveuse sont détruits. Notre objectif fondamental est donc de mettre au point un modèle de régénération du SNP sensoriel le plus fidèle possible à la réalité physiologique, de façon à mieux comprendre le processus de migration axonale, et donc, à mieux le maîtriser. Pour y parvenir, nous avons utilisé le modèle de peau reconstruite mis au point par notre équipe qui permet d’étudier la migration des axones dans un environnement tridimensionnel bien contrôlé et mimant un tissu conjonctif. Puis, nous avons incorporé des follicules pileux immatures (FPI) murins afin d’étudier leur effet positif ou négatif sur l’élongation axonale, le tout, dans un tissu composé de fibroblastes et de la MEC que ces fibroblastes ont déposée. L’addition de follicules pileux dans ces peaux reconstruites, en plus d’un épiderme, devrait permettre d’orienter la migration des axones autour des follicules, et éventuellement, ces axones pourraient stimuler en retour le développement du follicule.