Les structures et fonctions

le milieu. Ces ions semblent peu toxiques chez l’Homme d’après un rapport de l’ANSES [84]. Cependant, l’oxydation du soufre entraine sa désorption de la surface du QDs, ce qui libère les autres éléments, comme le zinc cité précédemment.

Un autre élément, retrouvé dans la coquille de certains QDs précédemment cités, est le sélénium (Se). Même s’il s’agit d’un micro-nutriment essentiel à l’Homme à faible dose, il est toxique à plus forte dose. Concernant les QDs, il a été mis en évidence que le Se, tout comme le soufre, est capable de s’oxyder en présence d’O2 [54]. Le sélénium (Se(-II)) peut alors se transformer en sélénium élémentaire (Se (0)), en sélénite (Se (IV)) et en sélénate (Se (VI)), qui possèdent chacun une toxicité différente. Ainsi, le sélénite et le sélénate se révèlent toxiques à de plus faibles concentrations que le sélénium élémentaire, avec la capacité de générer un stress oxydant dans les cellules [84], [85]. La toxicité du sélénite semble plus élevée que le sélénate, et une étude sur des levures montrent que les composés comportant des thiols (GSH) sont capables de transformer les ions sélénites en séléniure d’hydrogène (H2Se) qui est très toxique [86]. Par ailleurs, l’oxydation du sélénium induit sa libération de la surface du QD et expose ainsi le cœur d’InP qui est, pour rappel, classé cancérogène probable chez l’Homme par le CIRC.

Une étude intéressante comparant la toxicité de QDs cœur/coquille InP/ZnS et ZnSe/ZnS, met en évidence une pénétration cellulaire similaire mais une toxicité plus élevée pour ZnSe/ZnS [87]. Il est à noter que ces deux types de QDs ne diffèrent que par la composition de leur cœur. Les QDs de ZnSe se révèlent plus cytotoxiques (viabilité cellulaire moins élevée), et induisent un stress oxydant ainsi que des dommages mitochondriaux plus importants que les QDs d’InP. La présence de ZnSe dans les QDs augmente donc la toxicité de ces derniers. Il est donc probable que la toxicité soit augmentée par la présence de sélénium.

5. La barrière cutanée chez l’Homme

5.1. Les structures et fonctions

5.1.1. Généralités

La barrière cutanée, plus communément appelée la peau, est un organe protecteur complexe possédant de nombreuses fonctions. Sa surface d’échange, d’environ 2 m2 chez l’adulte, est nettement inférieure à celle de l’intestin (30-40 m2) et du poumon (80 m²). Cependant, la peau représente l’organe le plus étendu du corps et le plus lourd (environ 7 % de la masse corporelle chez l’Homme). Elle constitue une barrière physique qui permet à la fois d’empêcher la pénétration de substances exogènes dans l’organisme (microorganismes,

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molécules chimiques, …) et de réguler la sortie de certaines molécules du corps, par exemple, en limitant les pertes hydriques. Elle joue un vrai rôle de filtre et peut échanger avec l’extérieur pour maintenir l’homéostasie du corps. Par exemple, elle participe à la synthèse de la vitamine D après exposition aux rayons ultraviolets (UV) du soleil. Lorsque des lésions apparaissent (coupures, brûlures, …), elle met en place des mécanismes de défense et de réparation en interagissant avec les cellules immunitaires, ce qui permet la cicatrisation et évite les infections. Cette barrière est vascularisée et innervée, ce qui lui donne une fonction sensorielle. Cela permet à l’Homme de percevoir son environnement par le toucher et de ressentir la température, les pressions, la douleur, mais aussi de réguler des phénomènes physiologiques comme la température corporelle [88], [89].

La barrière cutanée est constituée de trois couches de tissus, à savoir l’épiderme, le derme et l’hypoderme, dans lesquelles se trouvent des annexes telles que les poils ou cheveux, les glandes sudoripares et les glandes sébacées (Figure 12). Elle est également recouverte d’un microbiote.

Figure 12 : Schéma structurel de la barrière cutanée [90].

5.1.2. L’épiderme

L’épiderme est la couche la plus superficielle de la barrière cutanée. Il s’agit d’un épithélium pavimenteux pluristratifié en renouvellement constant. Son épaisseur varie en fonction de la zone du corps et peut atteindre environ 1,5 mm dans la paume des mains et la plante des pieds où il est le plus épais. Il est organisé en diverses strates et se compose de différentes cellules décrites ci-dessous (Figure 13).

56 Figure 13 : Schéma structurel de l’épiderme [91].

- Les kératinocytes sont les cellules les plus abondantes de l’épiderme (environ 80 %). Ils se divisent constamment tout en progressant vers la surface. Ils sont présents de la strate basale (stratum basale) jusqu’à la strate granuleuse (stratum granulosum) où ils subissent un grand nombre de changements morphologiques. Ces changements sont principalement dus à la synthèse de protéines structurelles comme la kératine et la filaggrine qui représentent à elles seules 80 % à 90 % de la masse protéique de l’épiderme. Les kératinocytes se remplissent donc progressivement de protéines et grossissent. Ils passent de cubiques à fusiformes et sont toujours ordonnés en couches. Les protéines synthétisées servent principalement à fabriquer un ciment intercellulaire permettant la cohésion entre les cellules. Les kératinocytes se différencient ensuite en cellules plates anucléées qui ne peuvent plus se diviser : les cornéocytes présents dans la strate cornée (stratum corneum) [29], [30]. Cette strate est, en fait, une couche de cellules mortes dont le rôle est de protéger le corps des agressions extérieures. Le pH en surface de celle-ci est acide et peut varier entre 4 et 5,5, ce qui limite le développement d’organismes pathogènes [93]. Les cornéocytes les plus anciens finissent par se détacher de l’épithélium et de nouveaux les remplacent. Il s’agit du phénomène de desquamation, la couche cornée étant totalement renouvelée tous les 15 jours environ [89].

- Les mélanocytes sont plus gros mais beaucoup moins abondants que les kératinocytes (environ un mélanocyte pour trente-six kératinocytes). Ils se situent dans la strate basale et s’intercalent entre les kératinocytes grâce à leurs prolongements appelés dendrites. Ils produisent des granules, appelées mélanosomes, qui renferment un pigment appelé mélanine (Figure 14). C’est ce pigment qui est responsable de la couleur de la peau. Le rôle de ce type

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cellulaire est de protéger la peau des irradiations aux ultraviolets (UV). Ainsi, lorsque la peau est exposée aux rayons UV, les mélanocytes sont capables de transmettre leurs mélanosomes aux kératinocytes via leurs dendrites afin de protéger les noyaux de ces derniers d’éventuelles lésions de l’ADN (Figure 14). Ces lésions peuvent être responsables du développement de certains cancers cutanés.

Figure 14 : Schéma d’un mélanocyte [94].

- Les cellules de Langerhans sont des cellules immunitaires dendritiques présentatrices d’antigènes, c’est-à-dire qu’elles récupèrent les allergènes et les présentent aux lymphocytes T. Elles sont présentes dans la strate épineuse (stratum spinosum) et représentent 3 à 4 % des cellules de l’épiderme [89]. Ces cellules sont mobiles et peuvent se déplacer dans le derme, par exemple. Elles jouent un rôle immunitaire crucial et sont impliquées dans les réponses inflammatoires aux allergies de contact.

- Les cellules de Merkel sont réparties entre les kératinocytes de la strate basale et sont peu nombreuses (1 % des cellules épidermiques). Elles sont en lien avec les terminaisons nerveuses, à qui elles transmettent l’information d’un stimulus. Elles interviennent donc dans les composantes sensorielles et nerveuses de la barrière cutanée.

5.1.3. Le derme

Le derme se compose de tissus conjonctifs plus ou moins denses qui forment un véritable réseau tridimensionnel (Figure 15). Il est localisé sous l’épiderme, est beaucoup plus épais et s’attache à ce dernier via des jonctions dermo-épidermiques. Les cellules qui le composent sont les fibroblastes ainsi que quelques cellules immunitaires (macrophages, lymphocytes, …). Il est également le principal réservoir d’eau de la peau, ce qui lui permet d’hydrater les couches plus superficielles. C’est un tissu irrigué de capillaires sanguins et de

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terminaisons nerveuses (Figure 12). Il permet à la peau d’avoir des propriétés élastiques remarquables. Les fibroblastes sont les cellules majeures du derme. Elles ont une forme en étoile avec des ramifications cytoplasmiques. Elles synthétisent de nombreuses protéines et protéoglycanes nécessaires à la matrice extracellulaire (Figure 15).

Figure 15 : Schéma structurel du derme [95].

- Le collagène est la protéine la plus abondante. Il en existe plusieurs types différents dans le derme, mais c’est le collagène I qui est transformé en fibres pour donner au tissu sa structure ainsi que sa résistance aux tensions.

- L’élastine est la protéine majeure des fibres élastiques. Elle est synthétisée jusqu’à la puberté puis sa quantité diminue progressivement au cours du vieillissement. Comme son nom l’indique, elle permet à la peau d’être élastique et souple. Lors d’une tension mécanique, la peau peut donc s’étirer puis revenir à son état initial. Le processus de vieillissement qui se traduit par la perte de l’élasticité de la peau et l’apparition de rides est en grande partie dû à la dégradation de l’élastine. D’autres facteurs peuvent augmenter ce phénomène, notamment l’exposition aux UV du soleil.

- La réticuline est la protéine formant les fibres réticulées. Elle est principalement localisée au niveau des jonctions dermo-épidermiques et des annexes.

- Le gel interfibrillaire est le gel où baignent tous les éléments du derme et permet la cohésion entre les cellules. Il est constitué d’eau, de sels, de protéoglycanes (comme l’acide hyaluronique qui permet la rétention de l’eau au sein de la matrice et donc une bonne hydratation), et de glycoprotéines (comme la fibronectine qui permet l’ancrage des fibroblastes dans la matrice).

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5.1.4. L’hypoderme

L’hypoderme est un tissu conjonctif lâche situé en dessous du derme. Il s’agit de la dernière couche de tissu de la peau, localisée juste au-dessus des muscles (Figure 12). Il est constitué en majeure partie de cellules graisseuses : les adipocytes, dont la fonction principale est de stocker les triglycérides et qui jouent le rôle de réserve énergétique (Figure 16). Leur rôle principal est de préserver le corps du froid lors du processus physiologique de thermorégulation [89].

Figure 16 : Schéma d’un adipocyte [96].

5.1.5. Les annexes

Les annexes cutanées sont des structures qui sont implantées dans le derme et qui traversent la barrière cutanée jusqu’à la surface de l’épiderme (Figure 12). Il en existe deux principales :

- Les follicules pilo-sébacés sont des unités constituées des glandes sébacées et des follicules pileux ou poils (Figure 12). La glande sébacée produit le sébum qui lubrifie et acidifie la surface de la peau et le poil. Cela évite le dessèchement de l’épiderme et le développement de microorganismes pathogènes. Les glandes sébacées, ainsi que les produits de dégradation cellulaire de l’épiderme, produisent alors un film hydrolipidique qui protège la peau, maintient un niveau d’hydratation correct et empêche l’entrée de substances exogènes hydrophiles.

- Les glandes sudoripares sont chargées de produire la sueur. Il en existe deux sortes : eccrine et apocrine. La première est principalement impliquée dans le système de refroidissement de l’organisme. La sueur sécrétée, qui est constituée d’eau à 99 % (le reste étant composé de sels comme le potassium ou l’ammoniaque, …), s’évapore instantanément, induisant une diminution de la température corporelle. Elle permet également de maintenir l’hydratation du film hydrolipidique. Le deuxième type de glande produit une sueur plus

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épaisse, riche en cholestérol et acides gras. Elle est utilisée par les micro-organismes de la flore cutanée et peut devenir malodorante [89], [97].

5.1.6. Le microbiote cutané

Le microbiote cutané consiste en une multitude de bactéries, levures et champignons qui colonisent la peau et constitue la première ligne de défense de l’organisme. Il est principalement localisé sur la première strate de l’épiderme, la strate cornée, mais peut également se retrouver dans le derme en plus petite quantité. Ce microbiote se répartit en deux catégories : la flore résidente, qui se compose de micro-organismes toujours présents dans des proportions fixes, et la flore transitoire. Cette dernière provient d’une contamination extérieure, mais elle est contrôlée par la flore résidente et donc ne prolifère pas. La répartition des différentes espèces qui composent la flore cutanée varie au sein d’un même individu en fonction de la zone du corps, de la quantité de sébum sécrétée (qui est source de nutriments), de l’environnement (la température, présence d’UV, d’eau ou de dioxygène), du pH cutané, du niveau de stress, … Il existe également des variations entre les individus dus à des facteurs intrinsèques (âge, sexe, …) ou à des facteurs extrinsèques (mode de vie, localisation géographique, …). Tous ces facteurs font que la flore cutanée évolue constamment [97].