Thesis
Reference
Analyse morpho-structurelle de la dermatoporose par des méthodes non-invasives
MENZINGER, Sébastien
Abstract
La dermatoporose est définie comme un syndrome d'insuffisance cutanée chronique et de fragilité cutanée, résultant du vieillissement chronologique et d'autres facteurs tels que la photo-exposition, des facteurs génétiques, et l'utilisation de corticoïdes topiques ou systémiques. Cette entité a déjà été étudiée d'un point de vue histologique et ultrasonographique. L'objectif de ce travail était d'étudier la dermatoporose au moyen de la microscopie confocale in vivo, une technique d'imagerie cutanée non invasive, en comparant les données obtenues chez des patients et des volontaires sains. Nous sommes parvenus à définir des paramètres histométriques caractéristiques, qui apporteront une aide précieuse dans le diagnostic et le suivi thérapeutique de la dermatoporose.
MENZINGER, Sébastien. Analyse morpho-structurelle de la dermatoporose par des méthodes non-invasives. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 2017, no. Méd. 10855
URN : urn:nbn:ch:unige-964888
DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:96488
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:96488
Disclaimer: layout of this document may differ from the published version.
1 / 1
1 Table des matières
Table des matières 1
Résumé 2
Définition de la dermatoporose 2
Manifestations cliniques et stades de la dermatoporose 2
Physiopathologie 3
Moyens d’investigations: Histologie et imagerie 4
Le développement de nouvelles techniques d’imageries de la peau 4
Echographie 5
Tomographie par coherence optique (OCT) 5
Microscopie confocale in vivo en Dermatologie 6
Microscopie confocale in vivo et vieillissement cutané 6
Objectifs 8
Matériel et méthodes 9
Comité éthique 9
Sujets 9
Instruments 9
Paramètres et analyse des images 10
Analyse statistique 11
Résultats 11
Discussion 13
Conclusion 17
Remerciements 18
Références 18
Annexes 19
2 Résumé
La dermatoporose est définie comme un syndrome d’insuffisance cutanée chronique et de fragilité cutanée, résultant du vieillissement chronologique et d’autres facteurs tels que la photo-exposition, des facteurs génétiques, et l’utilisation de corticoïdes topiques ou systémiques. Cette entité a déjà été étudiée d’un point de vue histologique et ultrasonographique, mais pas par d’autres techniques d’imagerie cutanée. L’objectif de cette étude est de définir des paramètres histométriques de la dermatoporose au moyen de la microscopie confocale in vivo, puis d’évaluer si cette technique d’imagerie peut être une aide dans le diagnostic et le suivi thérapeutique de cette entité.
Définition de la dermatoporose
Le concept d’insuffisance chronique est bien accepté pour différents organes tels que le cœur et le rein. Il est relativement nouveau en revanche de considérer l’existence d’un syndrome d’insuffisance cutanée chronique, où les fonctions essentielles protectrices de la peau se retrouvent fragilisées. Le terme « dermatoporose »1 a été récemment proposé pour couvrir l’ensemble des ma- nifestations et implications de ce syndrome cutané chronique lié à une fragilité et une insuffisance cutanées. Cette entité a été ainsi nommée en raison de similitudes avec l’ostéoporose dans ses mé- canismes physiopathologiques et pour faciliter la compréhension de la nécessité, comme pour l’ostéoporose, d’instaurer un traitement pour prévenir les complications.2,3
Il existe deux types de dermatoporose, en lien avec leur mécanisme étiologique respectif. La derma- toporose primaire est le type le plus fréquent, résultant du vieillissement chronologique, de l’exposition solaire prolongée et sans protection, et probablement, comme pour l’ostéoporose, de facteurs génétiques encore non identifiés de façon claire. La dermatoporose secondaire est liée à l’utilisation chronique de corticostéroïdes topiques et/ou systémiques. Cliniquement, il n’est pas possible de faire la différence entre les deux types.
Manifestations cliniques et stades de la dermatoporose
Les manifestations cliniques de la dermatoporose comprennent des marqueurs morphologiques de fragilité (atrophie cutanée, purpura sénile, pseudo-cicatrices stellaires), ainsi que l’expression fonc- tionnelle de la fragilité cutanée (lacérations cutanées, mauvaise cicatrisation, hémorragies sous- cutanées). Les manifestations morphologiques peuvent apparaître dès l’âge de 60 ans, mais les pre- mières manifestations fonctionnelles surviennent généralement après 70 ans. La topographie con- cerne les zones photo-exposées, principalement la face postérieure des avant-bras et la région pré- tibiale, mais cela ne concerne jamais le visage.
L’atrophie cutanée est caractérisée par un amincissement important de la peau, avec un aspect dit en
« papier de cigarette »: la peau est fine, translucide et ridée. Le purpura sénile, ou purpura de Bate- man, constitue une macule purpurique liée à un traumatisme minime, et donc l’extravasation de sang, survenu sur une peau fine et fragile. Les pseudo-cicatrices stellaires sont des zones cicatri- cielles blanchâtres, souvent en forme d’étoile (« stellaire ») et faisant suite le plus souvent à des lacérations spontanées. Enfin nous décrirons en lien avec ce syndrome ce qui constitue la plus grave des complications: l’hématome disséquant.4 Il s’agit d’une urgence médicale résultant de la fragilité et de l’insuffisance cutanée. Au moindre choc, une hémorragie peut se produire, se positionnant entre le derme et l’hypoderme ou entre l’hypoderme et le fascia musculaire, disséquant ces deux plans, et privant ainsi le tissu de sa vascularisation, provoquant une nécrose. Un débridement urgent est nécessaire afin d’éviter toute extension et surinfection. Cette complication survient le plus sou-
3 vent aux membres inférieurs des patients âgés, souvent sous anticoagulants ou antiaggrégants, et plus fréquemment chez la femme.
Plusieurs stades ont été décrits, en fonction de la gravité des symptômes et de leur implication en clinique:
Stade I. Ce stade est caractérisé par un amincissement de la peau associé au purpura sénile et aux pseudo-cicatrices stellaires (Figure 1).
Stade II. En plus des lésions observées dans le stade I, on observe des lacérations cutanées.
Stade III. Présence d’hématomes cutanés disséquants.
Stade IV. La progression de ces lésions conduit à l’apparition de nécroses cutanées.
Figure 1
Kaya G, Saurat J-H, reproduit avec permission
Physiopathologie
Les mécanismes moléculaires impliqués dans la dermatoporose, et dans le vieillissement cutané en général, ne sont pas complètement élucidés. Il existe une diminution de la quantité d’acide hyaluro- nique (HA), un composant de la matrice extracellulaire (MEC), chez les patients affectés. Les con- séquences de cette diminution sont d’ordre mécanique, avec une perte des propriétés visco- élastiques de la peau, ainsi que d’ordre moléculaire, puisque HA est le ligand de CD44, un récep- teur transmembranaire dont l’activation joue un rôle dans la prolifération kératinocytaire et dans l’homéostasie de l’HA. Il existe de nombreuses hypothèses concernant les potentiels mécanismes de vieillissement intrinsèques, cutanés ou non : une diminution de la division cellulaire, notamment en raison du raccourcissement des télomères5, une diminution de récepteurs cellulaires, notamment à des hormones et neurotransmetteurs, qui seraient impliqués dans l’homéostasie cellulaire et de la matrice extracellulaire6, une production de substances toxiques par des protéases, comme par exemple des produits de dégradation de la fibronectine7. Les rayons ultraviolets (UV) semblent avoir un rôle déterminant dans la physiopathologie du vieillissement cutané (photo-vieillissement).
4 Ils induisent la production de reactive oxygen species (“ROS”) conduisant à des altérations de l’ADN mitochondrial et nucléaire. Ils activeraient des facteurs de transcription de la famille AP-1, interférant avec l’effet de TGF-β, ce qui aurait notamment pour effet de diminuer la production de collagène8-10. Ils augmenteraient également la production de métalloprotéinases, ou collagenases11, induisant une dégradation du collagène qui lui-même empêcherait la production de nouveau colla- gène sain.12 Enfin, il est aussi envisagé que les UV induisent une réduction de la signalisation HA/CD44.2,3
L’homéostasie de l’acide hyaluronique, et son déséquilibre, semble jouer un rôle crucial dans la survenue de la dermatoporose. Des études récentes ont mis en exergue un nouveau concept basé sur cette hypothèse: l’existence d’une une plateforme moléculaire située sur des filopodes impliqués dans la sécrétion de l’acide hyaluronique et la signalisation de l’EGFR (epidermal growth factor receptor), dénommé le « hyalurosome ».13 Il est ancré sur les fibres d’actine F, qui semblent consti- tuer une interface entre la signalisation cellulaire, le cytosquelette cellulaire et la matrice extracellu- laire. Cette plateforme de communication entre la matrice extracellulaire et l’actine F pourrait éga- lement affecter les jonctions intercellulaires qui sont ancrées sur l’actine F, et donc toute l’homéostasie épidermique.14 Ces résultats suggèrent que le hyalurosome pourrait être la cible des corticostéroïdes et par conséquent également une cible pour prévenir l’atrophie épidermique qu’ils induisent. Il a été récemment démontré que le rétinaldehyde et des fragments définis d’acide hya- luronique, appliqués en topique, régulent l’expression du gène du hyalurosome dans la dermatopo- rose, avec un effet dose-dépendant sur la correction de l’atrophie cutanée chez les patients atteints.15 Des études plus importantes, randomisées et contrôlée par placebo, doivent être effectuées pour valider cet effet thérapeutique, et des techniques pour le suivi in vivo doivent être développées.
Moyens d’investigations: Histologie et imagerie
La dermatoporose a déjà pu être caractérisée via l’utilisation de l’ultrason à haute fréquence et l’histologie. Les coupes histologiques montrent un amincissement dermo-épidermique, la perte des crêtes épidermiques et des papilles dermiques, et une élastose importante. Histologiquement, l’élastose solaire est caractérisée par l’accumulation de fibres serpigineuses et épaissies, formant des masses enchevêtrées dans le derme papillaire et réticulaire superficiel, basophiles en coloration hematoxyline-éosine. Il s’agit là d’un marqueur du photo-vieillissement, et son importance semble être corrélée avec la quantité d’UV reçue au cours de la vie.8,16 Des colorations spéciales ont égale- ment permis de mettre en évidence une diminution de la quantité de collagène, de fibres élastiques et de mucine par rapport à une peau saine. L’ultrason à haute fréquence met en évidence une atro- phie dermo-épidermique significative, avec une épaisseur de l’ordre de 0.7-0.8 millimètres, alors que la peau normale montre une épaisseur de 1.4-1.5 millimètres (Figure 2). Certains travaux dé- montrent également l’existence d’une bande sous-épidermique hypoéchogène (subepidermal low- echogenic band ou SLEB) qui apparaîtrait avec le vieillissement de la peau. Il semble que la pré- sence et l’importance de cette SLEB augmente de façon significative avec l’âge.17 Malheureuse- ment nous n’avons pu évaluer la présence et l’importance de cette bande dans notre travail, pour savoir si un lien avec la dermatoporose existe également.
Le développement de nouvelles techniques d’imagerie de la peau
Il s’agit d’un des sujet de recherche les plus importants de la dermatologie. En effet, le développe- ment de techniques d’imagerie in vivo, dont la résolution approcherait celle de l’histologie, permet- trait l’investigation, le diagnostic, et l’évaluation de la réponse au traitement de pathologies cuta- nées de manière non-invasive. Cela permettrait également aux chirurgiens d’effectuer une délimita- tion précise des tumeurs avant une excision et donc d’éviter de prendre des marges d’excision trop
5 larges. Plusieurs techniques d’imagerie ont vu le jour au cours des dernières décennies.
L’échographie s’est développée dans les années 1950, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) en 1977, la microscopie confocale in vivo en 1995, l’OCT (optical coherence tomography) en 1997 pour la dermatologie, et déjà plus précocement (1993) pour l’ophtalmologie. D’autres techniques sont en cours de développement, ainsi que l’amélioration de techniques préexistantes comme l’OCT plein champ (Full-field OCT ou FFOCT). Le Tableau 1 résume les performances (résolution, pro- fondeur d’analyse, etc.) des principales techniques d’imagerie optique.
Tableau 1
Technique Résolution
transverse
Résolution axiale
Profondeur d’analyse
Surface d’analyse Fréquence d’acquisition
OCT 7.5 µm 10 µm Hypoderme Coupe verticale
5 x 1.5 mm
6.5 Hz Microscopie confocale 1 µm 5-7 µm Derme papillaire Coupe tangentielle
750 x 750 µm
9 Hz Microscopie multiphoton 1 µm 2 µm Derme papillaire Coupe tangentielle
350 x 350 µm
FFOCT 1.5 µm 1 µm Derme Coupe tangentielle
800 x 800 µm
35 Hz Tiré de “Dalimier E, Salomon D. Full-field optical coherence tomography: a new technology for 3D high-resolution skin imaging. Dermatology. 2012;224(1):84-92.” Reproduit avec permission.
Echographie
L’échographie utilise une sonde contenant une céramique piézo-électrique (faisant office d’émetteur et de récepteur) envoyant des ultrasons dans un tissu et enregistrant les échos occasion- nés par la rencontre « d’obstacles » dans ce tissu. L’échographie conventionnelle utilise des fré- quences de l’ordre de 5-10 MHz. Cependant pour augmenter la résolution pour l’étude de la peau, des fréquences plus élevées, de l’ordre de 20 MHz et plus, sont utilisées. Cette augmentation de fréquence induit cependant une perte de profondeur d’investigation. L’échographie est une tech- nique d’imagerie très simple d’utilisation, mais sa résolution reste très faible pour l’étude des patho- logies cutanées. Différentes situations empêchent également une interprétation adéquate: la pré- sence d’un infiltrat de nature inflammatoire ou tumoral ne peut pas être différencié, l’hypoderme peut avoir également la même échogénicité, une hyperkératose peut absorber les échos et empêcher de visualiser au-delà, etc. Cette technique d’imagerie tombe donc en désuétude en dermatologie.
Son seul intérêt reste éventuellement le suivi thérapeutique dans certaines dermatoses, comme la dermatoporose.
Tomographie par cohérence optique (OCT)
L’OCT est davantage utilisé en ophtalmologie qu’en dermatologie. Le principe est relativement similaire à celui de l’échographie, mais l’appareil effectue les mesures en se servant de la lumière infrarouge, et non des ondes acoustiques, en utilisant la low-coherence interferometry, et en compa- rant la lumière réfléchie par le tissu et la lumière qui a voyagé dans un milieu de référence. Cette technique n’offre pas à notre sens beaucoup plus d’information que l’échographie vu sa faible réso- lution, bien moindre que celle de la microscopie confocale in vivo. Une nouvelle technique d’OCT est actuellement en développement, utilisant un spectre lumineux plus large (full-field OCT, FFOCT), et offrant une bien meilleure résolution, potentiellement supérieure à celle offerte par la
6 microscopie confocale in vivo.18 Pour le moment cette technique a surtout été étudiée ex vivo, mais l’étude in vivo a déjà commencé et les résultats semblent être prometteurs.19
Microscopie confocale in vivo en Dermatologie
La microscopie confocale in vivo est une technique d’imagerie non invasive qui offre une visualisa- tion de la peau en coupes horizontales (ou transverses), avec une résolution quasi-histologique, soit de l’ordre du micromètre, et un bon contraste. La machine utilise un laser avec une longueur d’onde proche de l’infrarouge (830 nm), illuminant un point précis de la peau au moyen d’une source lumi- neuse de quelques micromètres. La lumière réfléchie par le tissu est redirigée vers un détecteur via une minime ouverture, et seule la lumière émanant du point de focus peut y parvenir. L’image appa- raît en nuances de gris. Elle est basée sur des différences de réflexion de microstructures cutanées.
Les structures très réfléchissantes sont la mélanine, l’hémoglobine et les organelles cellulaires.20 La profondeur de pénétration de cette technique d’imagerie permet une visualisation du derme superfi- ciel. L’épiderme apparaît comme une structure en rayon de miel (Figure 3). On utilise beaucoup la microscopie confocale in vivo pour l’étude des lésions mélanocytaires, mais également à but dia- gnostic pour d’autres types de tumeurs ou de maladies inflammatoires de la peau. Enfin, cette tech- nique permet une excellente visualisation de l’épiderme, et peut donc servir d’outil de monitoring thérapeutique sur cette structure cutanée, et permettre d’évaluer des changements dynamiques sur un même site d’étude.21,22
Microscopie confocale in vivo et vieillissement cutané
Longo et al. ont récemment décrit des modifications dermo-épidermiques en lien avec l’âge, en utilisant la microscopie confocale in vivo sur 75 volontaires répartis en 5 groupes d’âge.23 Le site investigué était la joue gauche chez tous les volontaires. Les modifications significatives notées au niveau épidermique étaient les suivantes: diminution de l’épaisseur, un aspect linéaire des sillons plutôt que rhomboïdal, une irrégularité du pattern en rayon de miel, une altération de la distribution du pigment. Les modifications significatives au niveau dermique étaient les suivantes: la largeur des glandes sébacées, l’aspect des papilles dermiques et l’architecture de la matrice extracellulaire.
En 2002, Sauermann et al. ont eu pour but de développer des paramètre histométriques pour inves- tiguer et quantifier le processus de vieillissement cutané en utilisant la microscopie confocale.24 Ils ont évalué des sites sur le milieu de la face ventrale de l’avant-bras sur deux groupes de volontaires sains (18 à 25 ans et plus de 65 ans). Leurs mesures incluaient notamment: l’épaisseur de la couche cornée (pas de différences entre les deux groupes), de la couche granuleuse, basale, de l’épiderme entier, et le nombre de papilles dermiques par aire de mesure (différences significatives entre les deux groupes).
Dans une autre étude, Wurm et al. ont tenté de définir et d’identifier des caractéristiques spécifiques du vieillissement chronologique spontané, et du photo-vieillissement induit, en effectuant des me- sures sur la face ventrale et dorsale de l’avant-bras.25 Le but était d’identifier des changements mi- croscopiques en relation avec chaque phénomène, de manière séparée. Cette étude a mis en évi- dence des changements aggravés par la photo-exposition, mais pas de changement spécifique.
Chacune de ces études s’est attelée à caractériser les changements associés au vieillissement cutané.
La dermatoporose primaire est certes liée notamment au processus de photo-vieillissement, mais ses conséquences cliniques nous mènent à la considérer comme un syndrome, bien plus que comme un simple problème d’ordre cosmétique. Notre but est donc de la définir comme une entité à part, et de
7 la caractériser via ces moyens non-invasifs. Comme la densitométrie pour l’ostéoporose, le déve- loppement de tels outils diagnostiques et de suivi sont indispensables.
Figure 2
Aspects cliniques, échographiques et histologiques de la dermatoporose
Avant-bras (A), examens échographique (C) et histologique (E) d’un patient présentant une atrophie cutanée, un purpura sénile et des pseudo-cicatrices stellaires. Avant-bras (B), examens échographique (D) et histolo-
gique (F) d’un sujet sain.
Reproduit avec permission depuis : « Kaya G. Dermatoporose : un syndrome émergent. Rev Med Suisse 2008;1078-1082 ».
8
Figure 3
A B
C D
E
Images de peau saine en micros- copie confocale in vivo
A : couche cornée B : couche granuleuse C : couche épineuse D : couche basale E : derme superficiel
Objectifs
Les objectifs de ce travail sont les suivants:
-Définir des paramètres morphologiques et histométriques caractérisant la dermatoporose au moyen de techniques d’imagerie non-invasives que sont l’échographie et la microscopie confocale in vivo.
9 -Interpréter ces paramètres spécifiques dans la globalité de la maladie, notamment si ceux-ci inter- viennent dans son processus physiopathologique.
-Evaluer si ces techniques peuvent se révéler utiles dans le suivi thérapeutique.
Nous précisons dans ce court paragraphe qu’initialement cette étude avait également pour but de participer à mettre au point un prototype d’instrument de spectroscopie par réflectance diffuse, non- certifié, développé à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et de l’étudier dans la dermatoporose. Celui-ci utilisait simplement une sonde cutanée émettant de la lumière blanche et analysait les propriétés optiques de la peau (réflexion, diffraction, absorption).
Malheureusement les mesures effectuées par cet appareil n’ont jamais pu être analysées, les per- sonnes en charge de son développement à l’EPFL ayant abandonné le projet.
Matériel et méthodes Ethique
Nous avons reçu l’aval du comité d’éthique pour mener cette étude, N° de référence CER: NAC 12- 030, le 23.04.2012. Un consentement éclairé a été obtenu avant de mener les investigations auprès des patients et des volontaires sains. Ces documents se trouvent dans les annexes.
Sujets
17 patients atteints d’une dermatoporose de stade 1 and 14 volontaires sains ont été inclus dans l’étude, d’avril 2012 à mars 2016. Les sites étudiés étaient toujours le milieu de la partie dorsale de l’avant-bras, ainsi que les pseudo-cicatrices stellaires et le purpura sénile chez les patients, lorsque ces derniers étaient présents. Le Tableau 2 décrit les caractéristiques principales des sujets.
Tableau 2
Patients (17) Volontaires sains (14)
Age (distribution) 62 – 96 ans 28 – 82 ans
Age (médiane) 76 ans 68 ans
Ratio H / F 2 / 15 8 / 6
Phototype I - III I - III
Sites analysés Face postérieure de l’avant-bras droit
Purpura de Bateman Pseudo-cicatrices stellaires
Face postérieure de l’avant-bras droit
Instruments
Nous avons utilisé un microscope confocal in vivo vendu dans le commerce (Vivascope 1500; Lu- cid Inc, Rochester, NY). Il utilise un laser d’une longueur d’onde de 830 nanomètres et une lentille d’objectif 30x, avec une ouverture numérique de 0.9. La puissance du laser oscille entre 5-10 mW sur la peau et ne cause aucun dommage tissulaire. Un anneau métallique associé à une lentille de verre (ou polymère) est placé sur la peau, et « collé ». Ensuite cet anneau se connecte de manière magnétique à l’objectif, stabilisant le site étudié. Une goutte d’huile est appliqué sur la peau avant de coller l’anneau et une “noisette” de gel à ultrason est placée ensuite sur le verre, avant le contact avec l’objectif. Le microscope acquiert des images horizontales du tissu, dont le champ est de
10 500x500 micromètres, équivalent à un grossissement de 30 fois, avec une résolution de 1024x1024 pixels. L’objectif peut être ensuite translaté parallèlement à la surface cutanée et capturer des sé- quences d’images en deux dimensions. Le programme de l’appareil crée ensuite une mosaïque, nommée par le constructeur Vivablock. Le VivaScope 1500 que nous avons utilisé crée des mo- saïques de 8 × 8 images et donc de 4 × 4 mm de champ de vision. Une caméra digitale (Vivacam;
Lucid Inc) est connectée à l’ordinateur du microscope confocal par un câble USB, permettant ainsi également l’examen dermatoscopique.
Nous avons utilisé un appareil à échographie haute fréquence vendu dans le commerce (Episcan;
Longport Inc, PA). Il utilise des fréquences jusqu’à 50 MHz permettant la visualisation et la réalisa- tion d’images de la peau et des tissus mous sous-jacents. Le transducteur est placé dans une chambre immergée dans l’eau, et la fenêtre d’ouverture recouverte d’une membrane plastique. Le même gel conducteur a été utilisé pour permettre un contact adéquat entre la sonde et la peau.
Paramètres et analyse des images
Nous avons mesuré l’épaisseur de la couche cornée, granuleuse, épineuse et basale, en utilisant la différence entre la surface et la profondeur de la première cellule de la couche granuleuse, puis entre cette profondeur et la profondeur de la première cellule de la couche épineuse, etc. avec l’échelle micrométrique du logiciel. La couche cornée apparaît comme une surface très réfractive avec de grands kératinocytes anucléés polygonaux d’une dimension d’environ 25-50µm. La couche granuleuse apparaît comme de multiples cercles gris clair, correspondant au cytoplasme des cellules et plus particulièrement aux granules de keratohyaline, autour d’un noyau ovale plus sombre. Les cellules de la couche granuleuse mesurent environ 25-35 µm. Les cellules de la couche épineuse apparaissent de façon relativement similaire mais sont plus petites et mesurent environ 15-25 µm, et sont arrangées selon un patron que l’on dit en rayon de miel (honeycomb pattern). Les cellules de la couche basale sont plus claires que les cellules de la couche épineuse car elles contiennent beau- coup de mélanine. Elles sont uniformes en taille et en forme et mesurent environ 7-12 µm (Figure 3). L’épaisseur minimale de l’épiderme a été mesurée, en utilisant la différence de profondeur entre la surface cutanée et la première papille dermique visualisée. Les papilles dermiques apparaissent comme des aires sombres rondes/ovales entourées de cellules basales souvent claires, et centrées par un capillaire sanguin. L’épaisseur maximale de l’épiderme a été mesurée en utilisant la diffé- rence de profondeur entre la surface cutanée, à nouveau, et la dernière cellule basale visualisée. Des images du derme superficiel ont été prises, et le nombre de vaisseaux et leur forme ont été analysés.
Nous avons capturé des images aussi profondément dans le tissu que l’appareil le rendait possible.
Nous avons tenté de mesurer l’épaisseur de l’élastose dans le derme superficiel, lorsque celle-ci était présente. Les fibres élastosiques sont reconnaissables par leur aspect courbe (curly) (Figure 4).
La mesure pouvait être rendue plus difficile pour la limite profonde, en raison de la perte de résolu- tion.
Toutes ces mesures ont été effectuées par 3 fois sur des sites différents sur la face postérieure (ou dorsale) de l’avant-bras. Les pseudo-cicatrices stellaires et le purpura sénile ont été investigués de la même façon, lorsqu’ils étaient présents. Nous avons effectué au moins un Vivablock (4x4mm) au niveau de la jonction dermo-épidermique, dans le but de visualiser le nombre de papilles par aire investiguée. Nous avons fait une moyenne des trois mesures.
11 Figure 4
Derme superficiel : élastose chez un patient (micrscopie confocale)
Analyse statistique
Les statistiques ont été effectuées avec deux programmes informatiques : Excel (Microsoft Office) et SPSS (IBM). Nous avons calculé en premier lieu les moyennes, quartiles, médianes et écart-types pour les différentes mesures et y avons ensuite appliqué les tests de Fischer (ou F test) et de Student (ou t test), ainsi qu’un test non-paramétrique (Mann-Whitney). Nous avons également appliqué à nos données, lorsque cela semblait adéquat, un modèle de régression linéaire. Les analyses dont la valeur P s’est révélée inférieure à 0.05 ont été considérées comme statistiquement significatives.
Les statistiques sont décrites dans les annexes.
Résultats
Nous constatons en premier lieu une forte prédominance féminine chez les patients atteints de der- matoporose dans notre étude. Le ratio H : F de 2 : 15 (voir Tableau 3). En revanche, dans le groupe contrôle, le ratio est plus équilibré (8 : 6).
Nous avons d’abord mesuré l’épaisseur dermo-épidermique avec l’ultrason à haute fréquence.
L’épaisseur moyenne mesurée dans le groupe des volontaires était de 1,19 mm. L’épaisseur moyenne mesurée dans le groupe des patients était de 0.81 mm. Cette importante différence était statistiquement significative avec les tests paramétriques et non paramétriques. Nous avons ensuite étudié nos données en modèle de régression linéaire avec un ajustement pour l’âge (autrement dit l’effet de l’âge est neutralisé dans les deux groupes), avec comme variable dépendante l’épaisseur dermo-épidermique. Nous retrouvons une différence d’épaisseur dermo-épidermique significative entre les deux groupes, ce qui sous-entend un effet de la maladie sur ce résultat. Inversement, en
12 neutralisant cet “effet maladie”, nous pouvons identifier un effet significatif de l’âge sur l’épaisseur dermo-épidermique, avec une diminution de celle-ci. En imposant une linéarité à nos données via ce modèle, nous pourrions estimer une baisse de 0.007 mm par année de vie de l’épaisseur dermo- épidemique.
Nous avons ensuite utilisé le microscope confocal in vivo pour mesurer et visualiser les couches épidermiques et le derme superficiel avec une plus haute définition. La première étape consistait à évaluer les épaisseurs épidermiques minimales et maximales moyennes chez les patients et les vo- lontaires sains. Les épaisseurs minimale et maximale étaient identiques chez les patients en raison de « l’horizontalisation » de la jonction dermo-épidermique (voir plus bas). Nous avons donc com- paré ces données avec l’épaisseur épidermique maximale chez les volontaires sains. La différence entre les groupes était statistiquement significative, 68 µm (sains) contre 56 µm (malades), avec les tests paramétriques et non paramétriques. Tout comme avant, nous avons étudié nos données en modèle de régression linéaire, avec ajustement pour l’âge, et avec l’épaisseur maximale épider- mique comme variable dépendante. La différence existe mais n’est pas significative (p = 0.065).
Après ajustement pour l’âge, la différence d’épaisseur était estimée à 9 µm entre les deux groupes au lieu de 12 µm avant ajustement.
La mesure des différentes couches de l’épiderme (couches cornée, granuleuse, épineuse, basale) n’a pas permis de mettre en évidence des différences entre les groupes.
Nous avons ensuite mesuré le nombre de papilles dermiques par aire (P/A) (500x500µ) au niveau de la jonction dermo-épidermique. Cette analyse se révèle au final presque parfaitement spécifique de la dermatoporose puisque tous les patients sont caractérisés par l’absence totale de papilles der- miques, alors que seul un volontaire sain n’avait pas de papille détectée lors de l’analyse, pour 13 avec une papille par aire ou plus (Figure 6). La différence entre les groupes était évidemment statis- tiquement significative avec les tests paramétriques et non paramétriques, et n’était pas évaluable en continu parce qu’il n’y a aucune variance chez les malades.
Dans le derme superficiel, la modification la plus majeure était la présence dans le groupe patient d’une épaisseur d’élastose solaire très importante. En effet, la différence était statistiquement signi- ficative entre les deux groupes, 21 µm (sains) vs. 44 µm (malades), avec les tests paramétriques et non paramétriques. Nous trouvons là aussi une caractéristique assez spécifique de la dermatoporose.
Nous pouvons observer dans le scatterplot ci-dessous (Figure 8) une séparation presque parfaite des groupes. En modèle de régression linéaire, avec ajustement pour l’âge et en utilisant l’épaisseur de l’élastose comme variable dépendante, la différence reste significative avec une différence de 20 µm, au lieu de 23 µm sans ajustement. Cette fois-ci, en neutralisant “l’effet maladie”, nous n’identifions pas d’effet de l’âge sur cette variable.
Nous avons également noté une « horizontalisation » des vaisseaux dans le derme superficiel, et l’absence par conséquent de boucles capillaires. Ceci est bien entendu concomitant à l’observation de l’aplatissement de la jonction dermo-épidermique, et la perte des papilles dermiques.
Nous avons reproduit cette analyse chez les patients pour lesquels une mesure a été effectuée à la fois sur la peau « normale » et sur une pseudo-cicatrice stellaire. La seule différence démontrée est purement d’aspect morphologique. En effet les pseudo-cicatrices stellaires sont caractérisées par un derme largement modifié, avec une organisation linéaire des faisceaux de collagène. L’épaisseur de l’épiderme semblait inférieure au niveau des pseudo-cicatrices stellaires (valeur moyenne: 56 µm contre 65 µm), mais sans que ceci puisse être démontré statistiquement.
L’analyse du purpura sénile chez les patients atteints de dematoporose n’a pas permis de mettre en évidence une caractéristique microscopique particulière en microscopie confocale.
13 Discussion
L’échographie haute fréquence et la microscopie confocale in vivo ont permis d’identifier des diffé- rences de paramètres histométriques entre la peau atteinte de dermatoporose et la peau saine. En effet dans cette étude, plusieurs paramètres ont révélés des différences particulièrement significa- tives : l’épaisseur dermo-épidermique (US), l’épaisseur épidermique, le nombre de papilles der- miques par aire de mesure, et l’importance de l’élastose solaire (RCM).
Les épaisseurs épidermique et dermo-épidermique semblent diminuer de façon presque linéaire avec l’âge. Nous pouvons le voir dans le scatterplot (Figure 5), en ce qui concerne l’épaisseur der- mo-épidermique. Notre modèle de régression linéaire a même permis de valider cette impression visuelle, un « effet âge » étant identifié et statistiquement significatif. Ceci n’a malheureusement pas été le cas en ce qui concerne l’épaisseur épidermique, où les valeurs sont à la limite du signifi- catif cependant. Il est probable qu’avec un échantillon de patients et de contrôles plus important, ces valeurs deviennent significatives. Nous pouvons interpréter ces diminutions d’épaisseur comme
« physiologiques », liées au vieillissement « normal ». Chez les patients atteints de dermatoporose, ces deux paramètres montrent une diminution bien plus importante, et statistiquement significative, ce que nous pourrions définir comme « effet maladie ». Ceci est même démontré en ajustant pour l’âge pour l’épaisseur dermo-épidermique, la différence restant significative. Celle-ci n’est donc pas expliquée par l’âge, certes en moyenne plus avancé dans le groupe malade, mais bel et bien par la maladie. Nous n’avons pas évalué quels facteurs ont induits chez nos patients cette atrophie, mais nous savons, comme nous l’avons décrit plus haut, qu’une photo-exposition importante et l’utilisation de corticoïdes topiques ou systémiques participent à ce phénomène, de même qu’il existe une probable participation génétique.
Figure 5
DE thickness = Epaisseur dermo-épidermique
: Patients : Volontaires sains
14 Un autre point clé de notre travail est la mise en évidence d’un aplatissement de la jonction dermo- hypodermique reflétée par la disparition des papilles dermiques et des crêtes épidermiques, ainsi que par l’aplatissement des structures vasculaires (Figure 7). Nous observons également une dimi- nution du nombre de papilles par aire en lien avec l’âge, que nous pouvons donc à nouveau inter- préter comme le vieillissement physiologique. Cependant les personnes âgées sans dermatoporose présentent presque toujours quelques papilles, contre aucune dans chez les malades. Il s’agit là en effet d’un paramètre assez spécifique de la dermatoporose. Tous les patients étaient caractérisés par l’absence de papilles dermiques, alors qu’un seul volontaire sain n’avait aucune papille mesurée lors de cette analyse (Figure 6).
Figure 6
Légende de la figure. Axe des abscisses : âge (années) ; axe des ordonnées : nombre de papilles par aire de mesure (moyenne de 3 mesures)
15 Figure 7
Aspect de la jonction dermo-épidermique chez les patients et les volontaires sains
L’importance de l’élastose actinique est beaucoup plus élevée chez les malades que chez les volon- taires sains, jeunes ou du même âge que les malades (Figure 8). Ce facteur semble donc fortement corréler à la dermatoporose. Par ailleurs, un « effet âge » n’a pas été mis en évidence dans le mo- dèle de régression linéaire. On sait que ce facteur est lié à l’exposition solaire, mais un effet dose- dépendant n’a jamais été démontré. On ne sait pas s’il existe un effet des corticoïdes topiques ou systémiques sur son importance, de même qu’une éventuelle participation génétique. Il faut toute- fois rester prudent dans l’interprétation de ces données, car la mesure de la délimitation en profon- deur de l’élastose est rendue plus compliquée par la perte de qualité de résolution des images avec le microscope confocal. Nous avons également réalisé un scatterplot associant l’élastose et l’épaisseur dermo-épidermique, permettant de visualiser une séparation presque parfaite entre ma- lade et volontaires sains, soulignant encore une fois l’importance de ces deux facteurs dans la mala- die (Figure 9).
16
Figure 8
: Patients : Volontaires sains
Figure 9
DE thickness = Epaisseur dermo-épidermique
: Patients : Volontaires sains
17 Ces deux derniers paramètres (importance de l’élastose et nombre de papilles par aire) sont proba- blement importants par leur aspect « qualitatif ». En effet, nous pouvons interpréter l’importance de l’élastose actinique comme une modification de la composition et de la « qualité » du derme, et l’aplatissement de la jonction dermo-épidermique comme une modification de la qualité de cette jonction. Les paramètres d’épaisseur dermo-épidermique et épidermique représentent des modifica- tions quantitatives. Ces différents éléments apportent des arguments supplémentaires pour affirmer que la dermatoporose constitue un état d’insuffisance cutanée, par le biais de modifications ma- jeures des paramètres fonctionnels dermo-épidermiques, et des propriétés mécaniques protectrices de la peau.
La dermatoporose n’est donc pas simplement un « prolongement » du vieillissement cutané physio- logique, jusqu’à ce qu’un certain « cap » de non-retour soit franchi. Nos analyses statistiques ne corroborent pas cette hypothèse. Ceux-ci démontrent qu’il existe un effet lié à des facteurs autres que l’âge (« effet maladie ») qui correspondant très probablement à la fois à des facteurs intrin- sèques (prédispositions génétiques) aux patients, et à des facteurs extrinsèques, que nous avons cités plus haut. Ceux-ci ont probablement un effet cumulatif au cours des années, ce qui expliquerait pourquoi les patients atteints de dermatoporose sont relativement âgés. Bien qu’ils ne soient pour le moment absolument pas quantifiables, ces facteurs de risques pourraient être comparés à l’effet cumulatif du tabac comme facteur de risque cardio-vasculaire.
Les faiblesses de cette étude sont la relativement petite taille de l’échantillon d’une part, et d’autre part la discrépance entre l’âge des patients et des volontaires sains. Il était cependant important d’avoir également des volontaires d’âge différent afin d’évaluer l’importance de l’effet de l’âge sur la maladie. La prédominance féminine chez les patients atteints de dermatoporose dans notre étude est importante. Cependant des études épidémiologiques doivent être conduites avant de pouvoir affirmer si cette maladie a réellement une prédominance féminine.
Les objectifs de l’étude, cités plus haut, sont donc en grande partie remplis : Nous avons réussi à identifier un pattern histométrique correspondant à la dermatoporose au moyen de nos deux tech- niques d’imagerie cutanée, et avons pu élaborer sur cette base des éléments de physiopathologie, sans pour autant pouvoir apporter des éléments de preuves concrets. Les traitements élaborés pour cette pathologie (traitement topique associant des fragments d’acide hyaluronique définis et du réti- naldéhyde, Denséal®) ont montré leur efficacité en diminuant l’atrophie cutanée.15 L’épaisseur cu- tanée était suivie au moyen de l’ultrason. Ce serait également aisé et non invasif de suivre la ré- ponse thérapeutique au moyen de la microscopie confocale, puisque nous avons désormais identifié quels éléments observer. Il serait probablement aussi intéressant de voir si des papilles dermiques se reforment, de même que si l’on peut observer une diminution de l’élastose.
Conclusion
La microscopie confocale in vivo et l’ultrason à haute fréquence sont des outils d’un grand intérêt dans l’analyse et le diagnostic de la dermatoporose, et pourraient se révéler également extrêmement utiles comme outils de suivi thérapeutique dans cette pathologie. Cette étude a permis de mettre en évidence l’atrophie dermo-épidermique, l’atrophie épidermique, la perte des papilles dermiques et une importante élastose actinique comme des paramètres caractérisant la dermatoporose.
18 Remerciements
Nous souhaiterions remercier le Professeur Saurat, ancien Chef de Service de la Dermatologie et Vénéréologie, HUG, pour ses conseils avisés à l’élaboration de ce projet ; le Professeur Daniel Lew, ancien Chef de Service d’Infectiologie et Chef de Département de la Médecine Génétique et de Laboratoire, HUG, pour avoir été initialement co-directeur de cette thèse ; le Professeur Thomas Perneger, Chef de l’Unité d’Epidémiologie Clinique, HUG, pour l’analyse statistique ; et la Doc- teure Alexia Maillard pour sa relecture du manuscrit.
Références
1. Saurat J. Edito: Quand la peau devient insuffisante. Revue médicale suisse 2004.
2. Kaya G. [Dermatoporosis: an emerging syndrome]. Rev Med Suisse 2008;4:1078-9, 81-2.
3. Kaya G, Saurat JH. Dermatoporosis: a chronic cutaneous insufficiency/fragility syndrome.
Clinicopathological features, mechanisms, prevention and potential treatments. Dermatology 2007;215:284-94.
4. Kaya G, Jacobs F, Prins C, Viero D, Kaya A, Saurat JH. Deep dissecting hematoma: an emerging severe complication of dermatoporosis. Arch Dermatol 2008;144:1303-8.
5. Robert L, Labat-Robert J, Robert AM. Physiology of skin aging. Pathol Biol (Paris) 2009;57:336-41.
6. Roth GS. Changes in tissue responsiveness to hormones and neurotransmitters during aging.
Exp Gerontol 1995;30:361-8.
7. Labat-Robert J. Cell-matrix interactions in aging: role of receptors and matricryptins.
Ageing Res Rev 2004;3:233-47.
8. Yaar M, Gilchrest BA. Photoageing: mechanism, prevention and therapy. Br J Dermatol 2007;157:874-87.
9. Quan T, He T, Voorhees JJ, Fisher GJ. Ultraviolet irradiation blocks cellular responses to transforming growth factor-beta by down-regulating its type-II receptor and inducing Smad7. J Biol Chem 2001;276:26349-56.
10. Quan T, He T, Kang S, Voorhees JJ, Fisher GJ. Solar ultraviolet irradiation reduces collagen in photoaged human skin by blocking transforming growth factor-beta type II receptor/Smad
signaling. Am J Pathol 2004;165:741-51.
11. Fisher GJ, Choi HC, Bata-Csorgo Z, et al. Ultraviolet irradiation increases matrix metalloproteinase-8 protein in human skin in vivo. J Invest Dermatol 2001;117:219-26.
12. Varani J, Spearman D, Perone P, et al. Inhibition of type I procollagen synthesis by damaged collagen in photoaged skin and by collagenase-degraded collagen in vitro. Am J Pathol 2001;158:931-42.
13. Barnes L, Ino F, Jaunin F, Saurat JH, Kaya G. Inhibition of putative hyalurosome platform in keratinocytes as a mechanism for corticosteroid-induced epidermal atrophy. J Invest Dermatol 2013;133:1017-26.
14. Niessen CM. Tight junctions/adherens junctions: basic structure and function. J Invest Dermatol 2007;127:2525-32.
15. Nikolic DS, Ziori C, Kostaki M, Fontao L, Saurat JH, Kaya G. Hyalurosome gene regulation and dose-dependent restoration of skin atrophy by retinaldehyde and defined-size hyaluronate fragments in dermatoporosis. Dermatology 2014;229:110-5.
16. Baillie L, Askew D, Douglas N, Soyer HP. Strategies for assessing the degree of photodamage to skin: a systematic review of the literature. Br J Dermatol 2011;165:735-42.
17. Sandby-Moller J, Wulf HC. Ultrasonographic subepidermal low-echogenic band, dependence of age and body site. Skin Res Technol 2004;10:57-63.
19 18. Dalimier E, Salomon D. Full-field optical coherence tomography: a new technology for 3D high-resolution skin imaging. Dermatology 2012;224:84-92.
19. Latrive A, Boccara AC. In vivo and in situ cellular imaging full-field optical coherence tomography with a rigid endoscopic probe. Biomed Opt Express 2011;2:2897-904.
20. Gonzalez S, Gilaberte-Calzada Y. In vivo reflectance-mode confocal microscopy in clinical dermatology and cosmetology. Int J Cosmet Sci 2008;30:1-17.
21. Branzan AL, Landthaler M, Szeimies RM. In vivo confocal scanning laser microscopy in dermatology. Lasers Med Sci 2007;22:73-82.
22. Gonzalez S, Swindells K, Rajadhyaksha M, Torres A. Changing paradigms in dermatology:
confocal microscopy in clinical and surgical dermatology. Clin Dermatol 2003;21:359-69.
23. Longo C, Casari A, Beretti F, Cesinaro AM, Pellacani G. Skin aging: in vivo microscopic assessment of epidermal and dermal changes by means of confocal microscopy. J Am Acad Dermatol 2013;68:e73-82.
24. Sauermann K, Clemann S, Jaspers S, et al. Age related changes of human skin investigated with histometric measurements by confocal laser scanning microscopy in vivo. Skin Res Technol 2002;8:52-6.
25. Wurm EM, Longo C, Curchin C, Soyer HP, Prow TW, Pellacani G. In vivo assessment of chronological ageing and photoageing in forearm skin using reflectance confocal microscopy. Br J Dermatol 2012;167:270-9.
Annexes
-Formulaire d’avis du Comité éthique
-Formulaire de consentement (version patient) -Formulaire d’information (version patient) -Analyse statistique
20
21
22
23
24
25 Analyse statistique
26
Statistiques (UAM-709)
Comparaisons simples des malades et non malades. Avec 2 groupes le test de Fischer correspond ex-
actement au test de T. Sig est la valeur p.
27
Mêmes résultats avec test Mann-Whitney (non-paramétrique)
28
Ajustement pour l’âge en régression linéaire
La variable dépendante est nommée sur la première ligne (ici DEthick= Dermal-epidermal thickness ou épaisseur dermo-épidermique)
Emin= epidermal thickness min Emax= epidermal thickness max SC= stratum corneum
SG= stratum granulosum SS=stratum spinosum
SB= stratum basale
29
30
31
32
33
34
35
Globalement, l’ajustement pour l’âge ne change pas les résultats.
36
On ne peut pas analyser PA en continu parce qu’il n’y a aucune variance chez les malades. Si on dichoto-
mise la séparation est presque parfaite :
On ne peut pas ajuster pour l’âge parce qu’on a une seule discrépance (cf tableau ci-dessus) pour estimer 2 coefficients.
