Une fine pellicule pour un rôle essentiel de protection et d’équilibre
La fonction barrière cutanée repose principalement sur la couche cornée (SC), la couche la plus externe de l’épiderme. Le SC est formé de kératinocytes ultra-différenciés, métaboliquement inactifs et étroitement associés appelés cornéocytes. Ceux-ci sont enchâssées dans une matrice riche en lipides et constamment renouvelées grâce à des kératinocytes indifférenciés qui prolifèrent dans la couche basale de l’épiderme et se différencient progressivement en migrant vers le SC.
L’organisation structurale du stratum corneum est constituée de couches empilées et peut se présenter comme un matériau composite organisé selon un modèle à deux compartiments appelé système « brick and mortar », c’est-à-dire une structure protéique (cornéocytes) enchâssée dans une matrice lipidique (lipides intercellulaires).
Les enjeux des tests in-vitro
L’intégrité de la barrière cutanée peut être évaluée sur des explants de peau ou des modèles de peau reconstruite en 3D (épiderme ou pleine épaisseur). L’effet d’un ingrédient sur un marqueur spécifique peut également être testé sur une culture de kératinocytes 2D (ou en coculture avec des cellules immunitaires ou des cellules neuronales capables de moduler la réponse des kératinocytes).
Évaluation de l’efficacité de la barrière cutanée
La barrière cutanée empêche normalement le passage de diverses molécules. Son intégrité peut donc être évaluée par la mesure de la Trans Epidermal Water Loss (TEWL), de la résistance électrique transépithéliale/transendothéliale (TEER), ou de l’entrée de diverses molécules à travers l’épiderme grâce à la Cellule de Franz (OCDE 428) ou à d’autres techniques de pénétration percutanée.
Formation de la barrière cutanée
L’intégrité de la barrière cutanée implique une formation et un renouvellement appropriés corrélés à la prolifération, la différenciation et la desquamation des kératinocytes. Différents biomarqueurs permettent d’évaluer la distribution des kératinocytes indifférenciés (K5, K14), leur souche (K15, K19), leur prolifération (Ki67) et leur état de différenciation (K1, K10, Loricrine, Involucrine, Filaggrine).
D’autres marqueurs tels que K6, K16 (renforcent la cohésion cellule-cellule et cellule-matrice), les transglutaminases 1, 3 et 5 (contrôlent la réticulation covalente de l’involucrine et de la loricrine), la sirtuine-1 (contrôle la synthèse de la filaggrine), la caspase 14 (contrôle la dégradation de la filagrine ) ou les kallikréines (impliquées dans la desquamation) sont également intéressantes.
La dégradation de la filaggrine conduit au Natural Moisturizer Factor (NMF), un facteur clé pour l’hydratation de la peau. Une hydratation et un pH appropriés de la peau permettent le bon fonctionnement des enzymes cutanées impliquées dans la formation de la couche cornée et la cohésion cellulaire.
Certains composants de la jonction dermo-épidermique (JDE) comme la Laminine 332 (Laminine V), le collagène de type IV, le nidogène-1 & 2 et le Perlecan ou permettant la fixation des kératinocytes sur la JDE comme l’Intégrine α6 et β4 ne sont pas les seuls responsables pour l’adhérence entre le derme et l’épiderme mais ont également un impact sur la survie, la souche, la prolifération et la différenciation des kératinocytes et donc sur la fonction barrière cutanée.
Jonctions serrées et intégrité de la peau
Les jonctions serrées sont responsables de la cohésion entre les cornéocytes et empêchent le transfert de diverses molécules à travers le SC. Leur intégrité peut être évaluée avec Corneodesmosin, Zonula Occludens 1 (ZO1), Occludin, E-Cadherin, Desmoglein-1, Claudin 1.
La cohésion SC implique également des protéines telles que l’envoplakine et la périplakine qui relient les kératines intracellulaires aux jonctions membranaires et cellulaires.
Peptides antimicrobiens
La première ligne de défense contre les agents pathogènes est formée par les peptides antimicrobiens sécrétés à la surface de la peau. De tels peptides antimicrobiens sont par exemple la cathélicidine humaine LL-37, les β-défensines de types 1-4, la psoriasine (S100A7), la calprotectine (S100 A8/9), la koebnerisine (S100A15) et la RNase 7.
Barrière lipidique de la couche cornée
La composition et l’organisation des lipides sont également très importantes pour la fonction de barrière cutanée. L’épaisseur de l’épiderme, l’épaisseur du SC et l’organisation des lipides peuvent être évaluées à l’aide de la microspectroscopie Raman tandis que la composition des lipides est obtenue à l’aide de la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution. Cela peut permettre d’évaluer en particulier la synthèse, les sous-classes et l’organisation des céramides.
Les bénéfices des études in-vivo
La fonction barrière de la peau peut être étudiée sur des sujets selon différents protocoles tels que l’évaluation clinique par des dermatologues, le scorage par des experts ou des algorithmes I.A, l’analyse sensorielle et neurosensorielle ou encore l’évaluation instrumentale. Les études biométrologiques permettent de visualiser la structure et la surface de la peau et de quantifier ses différents paramètres physiologiques.
Nous allons présenter ici un résumé des méthodes permettant de caractériser l’intégrité de la barrière cutanée :
La méthode de référence pour mesurer la Perte d’Eau Trans Epidermique [TEWL] en utilisant le Tewameter 300 et le Nano (C+K), l’Aquaflux (Biox), le Dermalab (Cortex), l’Evaporimètre, le Vapomètre...
Conditions d’hydratation du Stratum Corneum : Corneometer® (C+K), Dermalab, Epsilon (Biox), MoistureMeter SC, Skicon-200, DPM 9003, de l’Épiderme : MoistureMeterEpiD, et du Derme : MoistureMeterD
Analyse micro-topographique : MoistureMap® (C+K), Epsilon (Biox)
La visualisation de surface : Visioscan (C+K), SkinCam, SpectraCam, NomadCam (Newtone) Dermalab Video (Cortex), AEVA-HE2-M et Evasurf (Eotech), C-Cube (Pixience), Antera3D (Miravex), VideometerLab et tous les autres systèmes de caméra
La visualisation de la structure : Ultrasons, Tomographie Optique Multiphotonique MPT Flex, Scanner, Vivascope et Vivosight et Microscopie Confocale Laser, Microscopie LC-OCT 3D, Spectromètres Infrarouges…
La teneur en eau moléculaire avec la microscopie confocale LBRAM 800 et la spectroscopie Raman gen2-SCA (RiverD)
L’équilibre du microbiome : 16S-qPCR, Ms/MS PCR, analyse métabolomique
Au fil des années, de nombreuses études ont contribué à la compréhension de la fonction barrière cutanée avec l’apport des neurosciences, de l’épigénétique et de la cosmétique. Sur la plateforme clinique, vous pouvez vous appuye sur 40 méthodes, conduites par 138 laboratoires d’essais dans 38 pays, afin d’objectiver le renforcement de la barrière cutanée. Une approche interdisciplinaire essentielle est nécessaire pour mesurer la performance des cosmétiques à renforcer la barrière cutanée et apporter aux consommatrices les garanties de réussite de leur routine beauté quotidienne.
