Couture, C., Zaniolo, K., Carrier, P., Lake, J., Patenaude, J., Germain, L., Guérin, S. (2016) “The tissue-engineered human cornea as a model to study expression of matrix metalloproteinases during corneal wound healing” Biomaterials, Vol.78, 86-101.
Impact scientifique: Cet article démontre que les cornées reconstruites en laboratoire constituent un excellent modèle afin d’étudier la guérison des plaies de la cornée. En effet, nous avons montré que l’expression des métalloprotéinases matricielles qui participent à la guérison des plaies de la cornée reconstruite est essentiellement la même que lors d’une blessure à la cornée normale humaine. À cause de cette similitude, ce projet suggère d’utiliser des cornées reconstruites comme modèle afin de remplacer l’utilisation des animaux et des cornées cadavériques. Comme l’utilisation du modèle animal est dispendieuse et que les cornées post-mortem sont rares, l’utilisation des cornées humaines reconstruites par génie tissulaire est une alternative peu couteuse, sans différence inter-échantillons, facilement accessible et déjà appliquée à l’être humain. Au-delà de la recherche en santé de la vision, ce projet touche celui de la guérison des plaies en général. Comme la cornée est un organe possédant plusieurs caractéristiques similaires à la peau, les résultats de cet article permettent d’établir des parallèles entre ces deux tissus, notamment au niveau de la contribution des différentes métalloprotéinases matricielles.
Contribution du Réseau: Le Réseau de Recherche en Santé de la Vision a contribué à la réalisation de cette étude en finançant la Banque d’yeux du Centre Universitaire d’Ophtalmologie du Québec, duquel proviennent les cellules fibroblastiques et épithéliales qui constituent les cornées reconstruites. Également, l’appui du RRSV par le biais de la bourse de performance, qui a été octroyée à Camille Couture lors de sa maitrise, lui a permis de persévérer dans le domaine de la recherche en vision et de réaliser les expériences qui ont mené aux résultats présentés dans l’article. Elle effectue présentement son doctorat dans le domaine de la vision à l’Université Laval.
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Résumé original
Corneal injuries remain a major cause of consultation in the ophthalmology clinics worldwide. Repair of corneal wounds is a complex mechanism that involves cell death, migration, proliferation, differentiation, and extracellular matrix (ECM) remodeling. In the present study, we used a tissue-engineered, two-layers (epithelium and stroma) human cornea as a biomaterial to study both the cellular and molecular mechanisms of wound healing. Gene profiling on microarrays revealed important alterations in the pattern of genes expressed by tissue-engineered corneas in response to wound healing. Expression of many MMPs-encoding genes was shown by microarray and qPCR analyses to increase in the migrating epithelium of wounded corneas. Many of these enzymes were converted into their enzymatically active form as wound closure proceeded. In addition, expression of MMPs by human corneal epithelial cells (HCECs) was affected both by the stromal fibroblasts and the collagen-enriched ECM they produce. Most of all, results from mass spectrometry analyses provided evidence that a fully stratified epithelium is required for proper synthesis and organization of the ECM on which the epithelial cells adhere. In conclusion, and because of the many characteristics it shares with the native cornea, this human two layers corneal substitute may prove particularly useful to decipher the mechanistic details of corneal wound healing.