Hydrogel auto-guérisseur chargé d'actéoside améliore la cicatrisation des plaies cutanées par modulation des cellules souches du follicule pileux

La cicatrisation des plaies cutanées est un processus biologique complexe impliquant la coordination d’événements cellulaires, moléculaires et physiologiques. Bien que les traitements traditionnels puissent favoriser la fermeture des plaies dans une certaine mesure, leur efficacité est souvent insuffisante dans le cas de plaies chroniques ou de traumatismes complexes. En particulier, les méthodes traditionnelles présentent des limitations significatives dans le contrôle des infections et des réactions inflammatoires. Ces dernières années, avec les progrès rapides dans le domaine biomédical, les hydrogels auto-cicatrisants, grâce à leurs excellentes propriétés physico-chimiques et biocompatibilité, sont devenus un sujet de recherche privilégié pour favoriser la cicatrisation des plaies. De plus, le composé naturel acteoside (verbascoside), en raison de ses propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et de promotion de la prolifération cellulaire, montre un potentiel pour accélérer la cicatrisation des plaies et réduire la formation de cicatrices. Cependant, la question de savoir comment acheminer efficacement l’acteoside sur le site de la plaie et réguler ses fonctions biologiques reste un défi majeur dans la recherche actuelle.

L’objectif principal de cette étude est de développer un hydrogel auto-cicatrisant chargé d’acteoside, en régulant les fonctions des cellules souches du follicule pileux (HFSCs), pour favoriser la cicatrisation des plaies cutanées. La recherche explore non seulement les mécanismes moléculaires de l’acteoside, mais valide également son efficacité dans des modèles animaux, offrant ainsi de nouvelles stratégies pour le traitement des plaies cutanées.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Junyu Liu, Hua Wang et Caihua Zhang, respectivement affiliés à Shandong Ruixin Pharmaceutical Company et Shandong Luoxin Pharmaceutical Group Stock Company. L’article a été accepté le 18 mars 2025 et publié dans la revue Cellular and Molecular Bioengineering, avec le DOI 10.1007/s12195-025-00845-2.

Processus et résultats de la recherche

1. Analyse transcriptomique et sélection des gènes cibles

L’étude a d’abord téléchargé les ensembles de données transcriptomiques liés aux plaies cutanées (GSE28914, GSE50425 et GSE23006) depuis la base de données Gene Expression Omnibus (GEO), et a utilisé le package limma pour l’analyse des gènes différentiellement exprimés. Grâce à l’analyse d’enrichissement fonctionnel, les chercheurs ont découvert que l’acteoside pourrait influencer le processus de cicatrisation cutanée en régulant le gène Rab31. Des expériences de docking moléculaire ont en outre montré que l’acteoside avait l’énergie de liaison la plus faible (-9,6 kcal/mol) avec Rab31, suggérant qu’il pourrait agir via Rab31.

2. Séquençage transcriptomique monocellulaire et annotation des types cellulaires

Pour vérifier le rôle spécifique de Rab31 dans la cicatrisation des plaies cutanées, les chercheurs ont analysé un ensemble de données transcriptomiques monocellulaires de plaies cutanées chez la souris (GSE186527). En utilisant le package Seurat pour la normalisation et l’analyse de clustering, les chercheurs ont découvert que Rab31 était fortement exprimé dans les cellules souches du follicule pileux (HFSCs) et les fibroblastes. Ce résultat suggère que Rab31 pourrait jouer un rôle clé dans la prolifération, la migration et la différenciation des HFSCs.

3. Isolation et validation fonctionnelle des HFSCs

Les chercheurs ont isolé les HFSCs de la peau dorsale de souris et les ont identifiées par cytométrie en flux et coloration immunofluorescente. Les expériences in vitro ont montré que la surexpression de Rab31 favorisait significativement la prolifération et la migration des HFSCs, tandis que le silence de Rab31 inhibait ces fonctions. L’analyse par Western blot a en outre confirmé que la régulation de Rab31 affectait l’expression des marqueurs de différenciation des HFSCs (tels que α6-integrin et CK10).

4. Préparation et caractérisation de l’hydrogel auto-cicatrisant

Les chercheurs ont développé un hydrogel auto-cicatrisant basé sur des dérivés de chitosane quaternisés (QCS) pour charger l’acteoside. Grâce à la formation de liaisons boronate dynamiques, l’hydrogel a montré d’excellentes propriétés mécaniques et une capacité d’auto-cicatrisation. Les tests rhéologiques ont révélé que l’hydrogel présentait un comportement de fluidification sous contrainte de cisaillement et pouvait rapidement retrouver sa structure dans des conditions de pH physiologique. De plus, la sensibilité au pH de l’hydrogel lui permet de libérer rapidement l’acteoside dans des environnements acides, ce qui est adapté au traitement des plaies infectées.

5. Évaluation des propriétés antibactériennes et antioxydantes de l’hydrogel

Les expériences in vitro ont montré que l’hydrogel chargé d’acteoside présentait une activité antibactérienne significative contre Escherichia coli et Staphylococcus aureus. En outre, l’hydrogel a montré une forte capacité de piégeage des radicaux libres, réduisant efficacement le stress oxydatif au niveau des plaies.

6. Validation sur modèle animal

Dans un modèle de plaie cutanée chez la souris, l’hydrogel chargé d’acteoside a significativement accéléré le processus de cicatrisation. L’analyse histologique a montré que le taux d’épithélialisation et le dépôt de collagène étaient significativement plus élevés dans le groupe traité avec l’hydrogel que dans le groupe témoin. Les résultats de RT-qPCR ont en outre confirmé que l’hydrogel, en surexprimant Rab31, favorisait la prolifération et la différenciation des HFSCs.

Conclusion et signification

Cette étude a réussi à développer un hydrogel auto-cicatrisant chargé d’acteoside, et en régulant le gène Rab31, a significativement favorisé la prolifération, la migration et la différenciation des cellules souches du follicule pileux, accélérant ainsi la cicatrisation des plaies cutanées. La recherche a non seulement révélé les mécanismes moléculaires de l’acteoside, mais a également validé son efficacité dans des modèles animaux, offrant de nouvelles stratégies pour le traitement des plaies cutanées. De plus, les propriétés antibactériennes et antioxydantes de l’hydrogel renforcent son potentiel d’application dans des environnements de plaies complexes.

Points forts de la recherche

1. Innovation : Première combinaison de l’acteoside avec un hydrogel auto-cicatrisant, en régulant le gène Rab31, pour une régulation efficace des fonctions des HFSCs.
2. Recherche multidimensionnelle : Combinaison de l’analyse transcriptomique, du séquençage monocellulaire et des modèles animaux pour une compréhension complète des mécanismes d’action de l’acteoside.
3. Valeur applicative : L’hydrogel développé possède d’excellentes propriétés antibactériennes, antioxydantes et auto-cicatrisantes, adaptées au traitement de divers types de plaies cutanées.

Perspectives futures

Bien que cette étude ait obtenu des résultats significatifs dans des modèles murins, son application clinique chez l’homme nécessite une validation supplémentaire. De plus, les mécanismes moléculaires spécifiques entre l’acteoside et Rab31, ainsi que l’efficacité de l’hydrogel dans différents types et niveaux de gravité des plaies, doivent être explorés plus en profondeur. Les recherches futures viseront à optimiser les performances de l’hydrogel et à promouvoir sa traduction clinique, offrant ainsi des solutions plus efficaces pour le traitement des plaies cutanées.