Dans ce rapport, nous présentons une nouvelle approche ex vivo de la plaie cutanée et de coloration complète pour évaluer les facteurs qui influencent la réponse de réparation de la peau humaine. La figure 1A montre un schéma du pipeline procédural, qui peut être effectué en 3 à 10 jours, en fonction des temps d’incubation de la plaie. Les plaies d’épaisseur partielle sont cultivées sur des piles de membranes à l’air : interface membranaire et peuvent être collectées pour une coloration complète, incorporées dans de la paraffine ou un milieu OCT pour l’histologie générale, ou congelées dans de l’azote liquide pour l’analyse biochimique (Figure 1B). Nous créons généralement des plaies d’épaisseur partielle de 2 mm au centre des explants de 6 mm. Cependant, la taille de la plaie et de l’explantation environnante peut être modifiée en fonction des besoins. La procédure de montage complet a été adaptée avec succès aux méthodes de coloration par immunoperoxydase et immunofluorescence (Figure 1C).
L’immunofluorescence permet de sonder les tissus avec de multiples anticorps. Pour cela, nous vous conseillons d’utiliser des anticorps primaires élevés chez différentes espèces et des anticorps secondaires conjugués par fluorescence appariés aux espèces pour limiter la réactivité inter-espèces. Les concentrations d’anticorps et les temps d’incubation devront être optimisés. Si une coloration de fond est observée, réduisez les concentrations d’anticorps, augmentez les étapes de lavage et ajoutez un tampon bloquant à l’anticorps secondaire. La viabilité des tissus frais peut être directement évaluée à l’avec des colorants de viabilité commerciale (voir tableau des matériaux). Nous montrons également que les tissus peuvent être fixés après la coloration de viabilité et imagés avec succès lorsqu’ils sont pratiquementappropriés (Figure 1D).

Figure 1: L’approche de la blessure ex vivo humaine et de la coloration à montage entier. (A) Pipeline illustrant le flux de travail procédural, de la collecte de la peau et de la blessure ex vivo à la coloration des tissus et à l’analyse des données. (B) Diagramme démontrant le système de culture de plaies cutanées ex vivo chez l’homme avec des analyses effectuées régulièrement sur le tissu. (C) La coloration à montage entier peut être utilisée à l’aide de techniques d’immunoperoxydase et d’immunofluorescence. K14 = kératine 14. (D) Les tissus vivants peuvent être colorés avec des colorants de viabilité commerciale et imagés avec succès après la fixation. Barre = 100 μm. Cette coloration a été réalisée sur une peau non diabétique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
L’utilisation la plus largement applicable pour la coloration complète des plaies est de déterminer le taux de fermeture de la plaie d’une manière plus reproductible que celle qui peut être fournie par sectionnement histologique. Le pourcentage de fermeture a été quantifié en pourcentage de réétalisation de la surface de la plaie, comme le montre la figure 2A. La couverture en pourcentage de la surface de marqueurs spécifiques peut être mesurée à partir de la surface totale de la plaie ou en pourcentage de la plaie réétitélialisée. Nous avons caractérisé la cicatrisation dans une peau saine (non diabétique) par rapport à une peau diabétique sur une période de sept jours, en recueillant les plaies chaque jour après la blessure (images représentatives, Figure 2B). Les plaies cutanées saines se sont refermables au fil du temps comme prévu, avec une fermeture complète observée dans la plupart des échantillons aux jours 4-5. Au contraire, les plaies cutanées diabétiques ne se sont pas complètement refermables au cours de la période d’analyse de sept jours(figure 2C). Un retard significatif dans la fermeture de la plaie a été observé entre les plaies cutanées saines et diabétiques lors de la comparaison des taux de cicatrisation à chaque point temporel après la blessure(P < 0,001 au jour 6, P < 0,05 au jour 6 et P < 0,05 à P < 0,001 au jour 7).
Après évaluation des taux globaux de fermeture des plaies; nous avons mesuré le pourcentage de toute la zone de la plaie (zone externe sur la figure 2A)où les cellules K14 positives pouvaient être visualisées (coloration verte sur la figure 2B). Fait intéressant, nous avons observé que dans les plaies cutanées ex vivo saines, la coloration K14 a culminé au jour 2, puis a rapidement diminué (signification à chaque point temporel par rapport au pic du jour 2, Figure 2D). Cela reflète probablement la reformation de la barrière épidermique précoce, à l’exclusion de la pénétration des anticorps K14 à travers des couches épidermiques différenciées (voir la figure 2E schématique). Au cours du processus de réépithélialisation, les kératinocytes de la couche basale (K14 + ve) migrent vers l’intérieur sur la plaie ouverte, de sorte que l’épiderme plus proche du bord externe de la plaie se forme plus tôt que l’épiderme plus près du bord interne de la plaie (front migrateur). Alors que le bord avant de l’épiderme nouvellement formé continue de migrer pour fermer la plaie ouverte restante, l’épiderme du bord externe commence à se différencier pour reformer les autres couches épidermiques. Au début de la guérison, nous nous attendrions donc à voir la majeure partie de la zone réépithélialisée constituée de cellules basales (K14 + ve), tandis que dans la réparation ultérieure, la coloration K14 est perdue à mesure que l’épiderme se différencie de l’extérieur vers l’intérieur (voir les images de monture entière à la figure 2E). Par conséquent, la diminution de la coloration K14 montrée à la figure 2D (flèches vers le bas) est en corrélation avec une différenciation épidermique accrue. Fait intéressant, la coloration visible de K14 a culminé plus tôt dans les plaies saines (jour 2) par rapport aux plaies diabétiques (jour 4), démontrant ainsi que la rééchélialisation et la différenciation épidermique subséquente sont retardées dans les plaies cutanées diabétiques.

Figure 2: La coloration en montage entier révèle des taux decicatrisation perturbés chez les diabétiques par rapport aux peaux saines. (A) Méthode utilisée pour quantifier la fermeture des plaies à partir de mesures externes et internes des plaies. Des images en champ clair montrent une coloration à la kératine 14 (K14) en rouge. Bar = 300 μm. (B) Images représentatives de la guérison au fil du temps (jour après la blessure) dans une peau saine et diabétique. Bar = 500 μm. K14 = vert. DAPI = noyaux bleus. (C) Quantification des taux de fermeture des plaies (pourcentage de réétalialisation) montrant que les plaies ex vivo d’une peau saine se ferment significativement plus rapidement que les plaies ex vivo de peau diabétique. H = sain. Db = diabétique. (D) Le pourcentage de coloration K14 culmine plus tôt dans la peau saine par rapport à la peau diabétique, puis diminue en fonction de l’augmentation de la différenciation épidermique (flèches vers le bas). (E) K14 (cellule épidermique basale) coloration est perdue à mesure que l’épiderme se différencie. D = différencié. ND = non différencié. Des lignes pointillées blanches représentent les bords intérieurs et extérieurs des plaies. Flèches blanches = direction de migration. n = 6 plaies par donneur, par point temporel. Moyenne +/- SEM. * = P < 0,05, ** = P < 0,01 et *** = P < 0,001. En bonne santé et diabétiques comparés à chaque point de temps de guérison en C (valeurP pour la comparaison la moins significative). Changement temporel de la coloration K14 par rapport au pic pour chaque donneur en D. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Nous avons ensuite utilisé la coloration à montage entier pour explorer l’expression tissulaire et la localisation d’autres marqueurs pertinents pour la plaie dans la peau non diabétique (Figure 3). Tous les anticorps utilisés et leurs concentrations de travail sont indiqués dans la Table des matériaux. Les vaisseaux sanguins de la plaie ouverte se sont colorés positivement avec l’anticorps alpha de l’actine du muscle lisse (a-SMA), utilisé en association avec K14 pour délimiter les bords épidermiques dans des images de puissance inférieure(Figure 3A). La matrice dermique a été colorée avec des anticorps contre le collagène de type I (COL 1) et la fibronectine (Fn). Ici, le collagène a été observé comme des fibres épaisses abondantes tandis que les fibres de fibronectine étaient clairsemées, ondulées et minces(Figure 3A). Notre approche de coloration globale est également capable de fournir une résolution de coloration au niveau cellulaire, comme démontré pour les kératinocytes K14 positifs(Figure 3B).
Enfin, nous montrons que les plaies ex vivo humaines possèdent des cellules immunitaires résidentes, avec des cellules de Langerhans détectées autour de l’épiderme nouvellement formé au jour 3 après la blessure (Figure 3C). En effet, ces résultats suggèrent que la coloration à montage entier peut être utilisée pour étudier les caractéristiques clés de la réponse de guérison, y compris l’inflammation, la prolifération et la matrice extracellulaire(Figure 4A). Prises ensemble, nos données révèlent que la procédure combinée de blessure cutanée ex vivo et de coloration complète est une méthode valide pour évaluer divers aspects de la réparation de la peau humaine saine et diabétique (pathologique).

Figure 3: Optimisation de l’approche de coloration globale pour une utilisation avec d’autres anticorps. (A) Les vaisseaux sanguins ont été colorés avec de l’actine musculaire alpha lisse (α-SMA, vert) et de la kératine 14 (K14, rouge), tandis que les fibres matricielles ont été colorées avec du collagène I (COL 1, rouge) et de la fibronectine (Fn, vert). (B) La procédure de montage complet fournit jusqu’à la résolution de localisation au niveau de la cellule (K14, vert; K1, rouge). (C) CD1a+ve Cellules de Langerhans (vert) observées dans l’épiderme nouvellement formé. DAPI = noyaux bleus. Barre = 100 μm. Des lignes pointillées blanches montrent les bords intérieurs et extérieurs de la plaie et séparent la plaie de l’épiderme. Cette coloration a été réalisée sur une peau non diabétique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4: Validité de la procédure de coloration à montage complet pour évaluer la cicatrisation des plaies. (A) Illustration illustrant comment la technique de coloration à montage entier peut évaluer les processus pertinents pour la plaie. Anticorps utilisés = texte rouge. K14 = kératine 14. COL 1 = collagène 1. Fn = fibronectine. (B) La procédure de coloration à montage entier (flèches bleues) introduit moins de variabilité dans les mesures de fermeture de la plaie que l’analyse histologique standard (flèches rouges). S1 = section 1. WE = bord de la plaie. Barre = 300 μm. Cette coloration a été réalisée sur une peau non diabétique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.