La voie de la PGI2 pour améliorer la cicatrisation des plaies du pied diabétique – PGI2Heal

Nous allons d’abord explorer la voie de la PGI2 dans la peau de souris diabétiques : réactivité microvasculaire in vivo modulée pharmacologiquement ; expression des protéines et gènes de cette voie, de marqueurs pro- et anti-inflammatoires et de l’angiogenèse. Deux types d’ulcères (excisionnel et ischémique) seront utilisés. Enfin, pour mieux disséquer les mécanismes impliqués, des modèles de souris KO et une inactivation tissu-spécifique de la voie de la PGI2 par la technique CRISPR-Cas9 seront utilisés.
Nous conduirons ensuite une étude clinique qui permettra pour la première fois de comparer la réactivité microvasculaire PGI2–dépendante dans la peau de patients diabétiques avec et sans ulcère. L’imagerie de contraste speckle couplée à la microdialyse intra-dermique sera utilisée. Des biopsies cutanées seront effectuées pour évaluer l’expression des protéines et gènes de la voie de la PGI2. Une partie de ces biopsies servira aussi à la mise en culture de cellules, qui serviront ensuite à générer des modèles 3D de peau vascularisée. Ces modèles très innovants nous permettrons d’étudier en détail l’interaction entre courant de faible intensité et voie de la PGI2.
Enfin, nous évaluerons l’effet de l’iontophorèse d’un analogue de la PGI2 sur la cicatrisation chez des souris diabétiques. Elle sera comparée à l’iontophorèse de placebo et à l’application d’un pansement simple. Pour aller au-delà de l’effet sur le temps de cicatrisation, la dernière partie de ce projet consistera à explorer les propriétés biomécaniques et structurales de la peau cicatrisée. En effet nous émettons l’hypothèse que l’iontophorèse d’analogue de PGI2 induit un remodelage tissulaire profond. Cela permettrait de réduire le risque de récidive, qui caractérise les plaies chroniques des patients diabétiques.

Les premiers résultats obtenus sur l’expression génique cutanée montrent des anomalies chez les souris diabétiques STZ. Par ailleurs,
nous avons évalué la réactivité microvasculaire évaluée par vasodilatation en réponse à un courant de faible intensité (CIV), qui stimule les fibres nerveuses C et la production de prostaglandines. Malgré une CIV modérée chez les souris saines, celle-ci est significativement réduite après blocage de la voie des COXs par l’indométacine (ip 5mg/kg). L’association à un bloqueur de la NO synthase (LNNA ip 20mg/kg) ne modifie pas la réponse. Chez les souris STZ, la CIV est significativement altérée suggérant une altération de la réponse PGI2-dépendante. L’effet du blocage de la voie de la PGI2 et des autres voies de signalisation de la réponse endothéliale, ainsi que la réponse à des stimuli PGI2-indépendants, sont en cours d’exploration chez ces souris. De même, nous évaluons actuellement cette réponse chez les souris Ptgir-/-.
La dysfonction microvasculaire chez les souris diabétiques est associée à un retard de cicatrisation, que nous avons observé chez les souris STZ et chez les souris db/db. Chez les souris db/db, les résultats montrent que l’administration d'un analogue de la PGI2 par iontophorèse, mais pas le courant seul, est associée à une accélération de la ré-épithélialisation. L’étude pharmacocinétique montre que cet effet n’est pas systémique, mais localisé au site d’application. Nous avons également une tendance non significative à une amélioration de la réactivité endothélium-dépendante post-traitement.
Enfin nous avons mis au point un modèle de peau reconstruite vascularisé. Pour ce faire, des fibroblastes et des cellules endothéliales humaines (HUVEC ou HDMECS) ont été ensemencées dans un hydrogel de fibrine réticulé, puis des kératinocytes de donneur sains ont été ensemencés pour former l’épiderme. Nous obtenons un derme riche en matrice extra cellulaire et un épiderme différencié, avec des structures vasculaires.

Les analyses d’expression génique et protéique se poursuivent pour mieux comprendre les mécanismes expliquant les différences observées entre les groupes. Pour la suite du projet, les médiateurs pro et anti-inflammatoires, les marqueurs de l'angiogenèse et du remodelage vasculaire seront évalués dans les modèles murins en pré et post-cicatrisation. Toujours chez l'animal, nous allons explorer les propriétés mécaniques et structurales de la peau cicatrisée après iontophorèse d’un analogue de la PGI2 chez des souris diabétiques.
Nous avons également pour objectif d’évaluer la fonction microvasculaire cutanée PGI2-dépendante chez l’Humain, en comparant la réactivité en imagerie de contraste laser speckle couplée à la microdialyse dermique. L'étude repose sur l’inclusion de trois groupes de volontaires : sujets sains, patients diabétiques sans ulcère de pied, et patients diabétiques avec ulcère de pied.
Par ailleurs, des biopsies cutanées seront prélevées afin de réaliser les peaux 3D reconstruites pathologiques, en utilisant des fibroblastes issus des patients inclus dans cette étude. Nous avons obtenu un avis favorable du Comité de Protection des Personnes le 08 septembre 2020 et par l’ANSM le 18 septembre 2020. Les inclusions devraient démarrer fin 2020.

Ce programme de recherche a permis de rédiger deux manuscrits originaux (1 multipartenaire, et 1 monopartenaire) en cours de finalisation, ainsi que 3 communications orales.
Il y a également un brevet déposé en France : RACHIDI W, JOBEILI L, LELLOUCH, A et LANTIERI L. Dépôt de demande de Français N/Réf.: B04325 FR - G157-B2019-16, 30 mars 2020 : Biomatériau comprenant une matrice poreuse résorbable et procédé de fabrication associé.
Ainsi qu'un nouveau projet collaboratif : deux des partenaires de ce projet (LBTI, CHUGA) sont partenaires d’un second projet ANR (AAPG 2019) porté par l’Université d’Avignon.

Les ulcères du pied diabétique (UPD) sont une complication du diabète associée à une morbidité significative. Malgré les traitements disponibles, le diabète est responsable d’une amputation toutes les 30 secondes à l’échelle planétaire. La microcirculation cutanée, en apportant oxygène et nutriments, est essentielle à la survie tissulaire. Des anomalies microcirculatoires structurales et fonctionnelles sont présentes dans la peau de patients atteints d’UPD, suggérant un rôle majeur de la microcirculation cutanée dans la physiopathologie de ces ulcères. Toutefois, les mécanismes demeurent mal connus.
La prostacycline (PGI2) est un régulateur majeur de l’homéostasie vasculaire produit par les cellules endothéliales. Elle joue aussi un rôle dans l’angiogenèse et la migration des fibroblastes et kératinocytes. Nous émettons l’hypothèse qu’une dysfonction de la voie de la PGI2 est impliquée dans la physiopathologie des UPD, et que cette voie pourrait ainsi être une cible thérapeutique intéressante.
Bien que déjà utilisés par voie intraveineuse dans le traitement de certains types d’ulcères, les analogues de la PGI2 exposent à des effets indésirables importants. Le paradoxe est que l’atteinte microvasculaire empêche leur diffusion au site de l’ulcère. Ainsi, une administration locale pourrait diminuer la toxicité et les coûts du traitement. L’iontophorèse est une méthode d’administration de molécules chargées basée sur le transfert d’ions sous l’influence d’un courant électrique de faible intensité. A noter, le courant lui-même a un effet vasodilatateur cutané par stimulation de la voie de le PGI2. Il a également un effet bénéfique sur la cicatrisation, sans que le lien avec la voie de la PGI2 n’ait été établi à ce jour.
Nous émettons l’hypothèse que l’utilisation de courants électriques de faible intensité à la fois comme vecteur de médicament et pour leur effet propre, potentialise la stimulation de la voie de la PGI2 et améliore la cicatrisation des UPD.
Pour répondre à ces questions nous proposons une recherche translationnelle associant études chez l’animal, chez l’Homme, et in vitro sur des modèles innovants 3D de peau vascularisée.
Nous allons d’abord explorer la voie de la PGI2 dans la peau de souris diabétiques : réactivité microvasculaire in vivo modulée pharmacologiquement ; expression des protéines et gènes de cette voie, de marqueurs pro- et anti-inflammatoires et de l’angiogenèse. Deux types d’ulcères (excisionnel et ischémique) seront utilisés. Enfin, pour mieux disséquer les mécanismes impliqués, des modèles de souris KO et une inactivation tissu-spécifique de la voie de la PGI2 par la technique CRISPR-Cas9 seront utilisés.
Nous conduirons ensuite une étude clinique qui permettra pour la première fois de comparer la réactivité microvasculaire PGI2–dépendante dans la peau de patients diabétiques avec et sans ulcère. L’imagerie de contraste speckle couplée à la microdialyse intra-dermique sera utilisée. Des biopsies cutanées seront effectuées pour évaluer l’expression des protéines et gènes de la voie de la PGI2. Une partie de ces biopsies servira aussi à la mise en culture de cellules, qui serviront ensuite à générer des modèles 3D de peau vascularisée par bio-impression. Ces modèles très innovants nous permettrons d’étudier en détail l’interaction entre courant de faible intensité et voie de la PGI2.
Enfin, nous évaluerons l’effet de l’iontophorèse d’un analogue de la PGI2 sur la cicatrisation chez des souris diabétiques. Elle sera comparée à l’iontophorèse de placebo et à l’application d’un pansement simple. Pour aller au-delà de l’effet sur le temps de cicatrisation, la dernière partie de ce projet consistera à explorer les propriétés biomécaniques et structurales de la peau cicatrisée. En effet nous émettons l’hypothèse que l’iontophorèse d’analogue de PGI2 induit un remodelage tissulaire profond. Cela permettrait de réduire le risque de récidive, qui caractérise les plaies chroniques des patients diabétiques.