Matrice poreuse et culture de cellules primaires : un même concept pour la reconstruction cutanée et cornéenne

RésuméLa peau et la cornée sont deux tissus de revêtement constitués d’un épithélium fermement ancré à un tissu conjonctif, le derme pour la peau et le stroma pour la cornée. Les cellules souches de la peau ont pu être amplifiées grâce à la technique de Rheinwald et Green en 1975 et utilisées dès 1981 sous forme de feuillets épidermiques pour le traitement des grands brûlés. Plus tard, cette technique de culture a été reprise pour amplifier les cellules épithéliales limbiques. La couche basale de l’épithélium limbique se situe dans la zone transitionnelle entre la cornée et la conjonctive et contient les cellules souches de l’épithélium cornéen [J Cell Biol 1 (1986) 49–52 et Cell 57 (1989) 201–209] appelées cellules souches limbiques (CSL). Elles assurent le renouvellement de l’épithélium cornéen en générant des cellules d’amplifications transitoires qui migrent de façon centripète à partir de la couche basale limbique vers la couche basale de la cornée. Le génie tissulaire permet de reconstruire des tissus en trois dimensions (3D), associant l’épithélium à son tissu conjonctif sous-jacent. Pour reconstruire le tissu conjonctif, notre modèle associe des cellules et un polymère biodégradable et naturel à base de collagène. Ce substrat poreux sert d’échafaudage à la culture de fibroblastes pour donner un derme/stroma équivalent vivant, qui secondairement épithélialisé aboutit à une peau/hémicornée reconstruite. Nous présentons ici : la reconstruction des épithélia dans les pathologies de surface de la peau et de la cornée et le développement de nos modèles tridimensionnels de peau et de cornées à base de collagène–GAG–chitosane et leurs applications.

Skin and cornea both feature an epithelium firmly anchored to its underlying connective compartment: dermis for skin and stroma for cornea. A breakthrough in tissue engineering occurred in 1975 when skin stem cells were successfully amplified in culture by Rheinwald and Green. Since 1981, they are used in the clinical arena as cultured epidermal autografts for the treatment of patients with extensive burns. A similar technique has been later adapted to the amplification of limbal-epithelial cells. The basal layer of the limbal epithelium is located in a transitional zone between the cornea and the conjunctiva and contains the stem cell population of the corneal epithelium called limbal-stem cells (LSC). These cells maintain the proper renewal of the corneal epithelium by generating transit-amplifying cells that migrate from the basal layer of the limbus towards the basal layer of the cornea. Tissue-engineering protocols enable the reconstruction of three-dimensional (3D) complex tissues comprising both an epithelium and its underlying connective tissue. Our in vitro reconstruction model is based on the combined use of cells and of a natural collagen-based biodegradable polymer to produce the connective-tissue compartment. This porous substrate acts as a scaffold for fibroblasts, thereby, producing a living dermal/stromal equivalent, which once epithelialized results into a reconstructed skin/hemicornea. This paper presents the reconstruction of surface epithelia for the treatment of pathological conditions of skin and cornea and the development of 3D tissue-engineered substitutes based on a collagen–GAG–chitosan matrix for the regeneration of skin and cornea.