Introduction

Cellules de la peau

La peau est la couche externe du corps, qui comprend également les ongles, les cheveux, les glandes et les nerfs. L'ensemble de cette couche agit comme une barrière physique, protégeant le corps des bactéries, des infections, des blessures et de la lumière du soleil.

La peau contient 20 types de cellules qui contribuent à sa fonction et à sa stratification. L'épiderme est la couche la plus superficielle de la peau et se compose de 5 sous-couches : stratum basale, spinosum, granulosum, lucidum et corneum. Les cellules souches kératinocytaires de la couche basale se renouvellent d'elles-mêmes et se différencient vers le haut pour former la couche cornée supérieure, où les cellules mortes sont constamment éliminées.

La membrane basale sépare l'épiderme du derme sous-jacent. Le derme est alimenté par un réseau de vaisseaux sanguins, de terminaisons nerveuses et abrite des appendices tels que les glandes sébacées, les glandes sudoripares, les nerfs sensoriels et les follicules pileux. Les fibroblastes sont le principal type de cellules du derme et sont responsables de la production des composants de la matrice extracellulaire (MEC) qui assurent l'intégrité structurelle, la flexibilité et l'élasticité de la peau.

Vieillissement cutané

Le vieillissement de la peau se caractérise par une régénération plus lente et une perte éventuelle de la structure et de la fonctionnalité de la peau. Le vieillissement de la peau est associé à un rôle protecteur compromis, en particulier à une altération de la cicatrisation des plaies et de la fonction de barrière.

Une inflammation accrue, une homéostasie hydrique et thermique altérée entraînent une diminution de l'élasticité et de l'hydratation, des changements structurels et une susceptibilité à divers troubles dermiques.

Le vieillissement de la peau peut être attribué à des facteurs intrinsèques liés à l'âge (chronovieillissement) et à des causes extrinsèques. Le vieillissement intrinsèque se caractérise par une réduction de la capacité de prolifération des cellules souches épidermiques (kératinocytes) et se manifeste par des ridules, une sécheresse de la peau, une altération de la pigmentation et une perte d'élasticité. Les facteurs extrinsèques, notamment l'exposition chronique aux rayons ultraviolets (photovieillissement) ou le stress oxydatif causé par la pollution environnementale, entraînent une diminution de la synthèse du collagène et une désorganisation de la MEC du derme. La peau apparaît rugueuse et sèche, avec des rides profondes et l'apparition de vaisseaux sanguins visibles et de taches pigmentaires.

Vieillissement cellulaire et sénescence

Pour résister à ces processus, la peau se débarrasse continuellement de ses cellules superficielles et les remplace par des cellules plus jeunes générées dans la couche basale du derme. À mesure qu'elles mûrissent, elles se déplacent à travers l'épiderme vers la surface de la peau, où elles perdent leur noyau et deviennent inactives et mortes. La couche épaissie de ces cellules mortes est éliminée au fil du temps. Le renouvellement physiologique des cellules rend la peau plus ferme et élimine plus rapidement les rides et ridules.

Au cours du processus de vieillissement, la capacité du corps humain à résoudre les changements pathologiques diminue considérablement. La peau vieillissante contient souvent des cellules qui sont entrées dans un état appelé sénescence (cellules endormies), dans lequel elles cessent de se diviser et deviennent résistantes aux voies induisant la mort. Les cellules sénescentes peuvent altérer la communication entre les couches de la peau et perturber l'homéostasie cutanée. L'accumulation de cellules sénescentes dysfonctionnelles a des effets néfastes sur les tissus vieillissants en raison de leur capacité réduite à contribuer à la réparation et à la régénération des tissus.

Dans des conditions physiologiques, les cellules sénescentes peuvent être éliminées par le système immunitaire. Cependant, avec l'âge, les cellules sénescentes s'accumulent dans les tissus parce que le système immunitaire vieillissant ne parvient pas à les éliminer. Ces cellules sécrètent un ensemble de facteurs qui ont des propriétés inflammatoires, de dégradation des protéines et d'autres propriétés biologiquement actives, et peuvent altérer de façon permanente la fonction des tissus. Il a été démontré que l'accumulation à long terme de cellules sénescentes pouvait jouer un rôle dans la physiopathologie du vieillissement et des maladies liées à l'âge. Il a été démontré que l'élimination des cellules sénescentes retarde les troubles associés à l'âge.

Parmi les différentes cellules sénescentes de la peau, les fibroblastes semblent s'accumuler avec l'âge dans la peau humaine et compromettre la fonction et l'intégrité de la peau. Les fibroblastes dermiques sont le principal type de cellules du derme. Ils produisent des composants intégraux de la matrice extracellulaire (MEC), tels que le collagène.

Au cours du processus de vieillissement de la peau, l'ECM subit des altérations structurelles et une dégradation considérables, entraînant un amincissement du derme et une perte d'élasticité qui finissent par provoquer la formation de rides.

Dans une peau qui fonctionne normalement, les fibroblastes sont largement recrutés lors des blessures cutanées et contribuent activement à la réparation et à la régénération de la peau. Ils jouent un rôle important en tant qu'"intermédiaire" entre la stimulation et la sortie. La stimulation provient de microtraumatismes d'origines diverses (électrique, chimique, mécanique, radiologique, thermique, etc.) et entraîne une augmentation de l'activité des fibroblastes dans le mécanisme de cicatrisation. Cette activité accrue a pour conséquence une augmentation de la synthèse du collagène, de l'élastine et des composants de la matrice extracellulaire, structure charpente assurant la fermeté et l'élasticité de la peau.

Sénescence cellulaire et altération de la cicatrisation cutanée

Une hypothèse émergente postule que la sénescence des fibroblastes est le principal moteur du processus de vieillissement de la peau, car la libération de SASP augmente et la prolifération des cellules est stoppée de manière irréversible [Wlascheck 2021].

Le mécanisme de cicatrisation de la peau (Xu 2021)

Au cours du processus de cicatrisation de la peau, les fibroblastes, les cellules épithéliales et les cellules endothéliales participent activement à la production de la matrice extracellulaire (ECM) [14], à la réépithélialisation [3,15] et à l'angiogenèse.

Dans les tissus humains normaux, les fibroblastes contribuent à l'homéostasie tissulaire en régulant le renouvellement de la matrice extracellulaire (MEC). Lorsque le tissu est blessé, les fibroblastes prolifèrent et les facteurs de croissance augmentent.

L'impact des conditions sévères sur la peau (irradiation, basses températures atmosphériques) ne provoque pas la mort des cellules de la peau, mais induit un arrêt rapide et durable du cycle cellulaire dans les fibroblastes dermiques et peut les faire entrer en sénescence [Bourdens 2019].

Activation électrique de la peau (ESA)

La technologie ESA met en œuvre le courant continu (CC) qui est appliqué sur la peau pendant le traitement. Le courant continu est un flux unidirectionnel de charge électrique dans une direction constante, ce qui le distingue du courant alternatif (CA).

L'objectif du traitement ESA est de rajeunir la peau vieillissante en activant les mécanismes naturels de guérison des tissus et en réactivant les fibroblastes dermiques sénescents.

Stimulation électrique et cicatrisation des plaies

La stimulation électrique (SE) est depuis longtemps utilisée comme une approche efficace pour moduler les comportements cellulaires dans les conditions de prolifération réduite de la peau vieillissante. La stimulation électrique a un effet évident sur la régulation et la promotion de la cicatrisation des lésions cutanées liées à l'âge.

Soumis à divers facteurs de détérioration intrinsèques et extrinsèques, le mécanisme naturel de cicatrisation des plaies se détériore avec l'âge. Un courant électrique externe appliqué à la peau est censé imiter la bioélectricité naturelle du corps et relancer et stimuler les champs électriques endogènes, favorisant ainsi la cicatrisation des plaies. Il a été établi que la vitesse de cicatrisation est étroitement liée au courant électrique généré sur le site de la blessure. Les études démontrent que l'ES favorise la croissance des fibroblastes de la peau, améliore la migration des cellules vers la zone blessée et augmente la production de divers facteurs de croissance (FGF-1 et FGF-2). [Dans des études in-vitro et in-vivo, il a été démontré que l'ES améliore les activités cellulaires telles que la synthèse du collagène et de l'ATP, augmente la perfusion des tissus, diminue l'œdème et favorise l'angiogenèse. [En outre, des expériences scientifiques précliniques ont démontré que les comportements cellulaires modifiés se poursuivaient jusqu'à trois jours après la stimulation électrique initiale.

Stimulation électrique et sénescence cellulaire

L'élimination des cellules sénescentes et de leurs toxines SASP prévient le déclin de la santé de la peau lié à l'âge. Bien que l'exfoliation, le peeling, l'abrasion ou d'autres méthodes physiques soient utilisées pour éliminer les cellules sénescentes de la surface de la peau, elles ne peuvent pas l'être pour les cellules du derme. Ces cellules "endormies" accumulées avec le vieillissement peuvent être réactivées par l'application d'un courant électrique direct. Dans l'étude de Li [2021], il a été démontré que le champ électrique inversait la sénescence des cellules souches et influençait la prolifération et la régénération cellulaires.

Notes à emporter

La peau vieillissante perd progressivement sa fonctionnalité et son support structurel en raison de facteurs intrinsèques et extrinsèques.
Le déclin de l'ECM lié à l'âge contribue à ce que les cellules de la peau soient présentes sans activité et génèrent des matériaux toxiques (cellules endormies ou cellules sénescentes).
Une hypothèse émergente postule que la sénescence des fibroblastes est le principal moteur du processus de vieillissement de la peau, car la libération de SASP augmente et la prolifération des cellules est stoppée de manière irréversible [Wlascheck 2021].
Les fibroblastes sont le principal type de cellules qui constituent la couche dermique de la peau. Ils produisent des composants intégraux de la matrice extracellulaire (MEC), tels que le collagène [5].
Au cours du processus de vieillissement de la peau, l'ECM subit des altérations structurelles et une dégradation spectaculaires, ce qui entraîne des phénotypes de vieillissement tels que l'amincissement du derme et la perte d'élasticité, qui finissent par provoquer la formation de rides [6].
La sénescence permanente ou le vieillissement de la peau peuvent être induits dans les fibroblastes non répliqués (sénescents) par des facteurs de stress intrinsèques et extrinsèques.
La stimulation électrique augmente la migration et la biosynthèse des fibroblastes dermiques et fournit des mécanismes potentiels par lesquels le champ électrique peut être utilisé pour améliorer la cicatrisation et la réparation des tissus [Chao 2007].
Le champ électrique semble jouer un rôle important dans le contrôle de l'activité des fibroblastes dans le processus de cicatrisation.
La stimulation électrique a un effet bénéfique sur la cicatrisation des plaies.
Rouabha et al [2013] ont démontré que l'exposition à la stimulation électrique favorise la croissance des fibroblastes de la peau et augmente la sécrétion des facteurs de croissance, dirige la migration des fibroblastes et augmente les taux de migration, favorisant ainsi la cicatrisation des plaies.
Des études ont montré que les FE appliqués stimulent la prolifération et la différenciation cellulaires, ainsi que la synthèse de facteurs de croissance et de protéines matricielles.
La migration cellulaire joue un rôle important dans la cicatrisation des plaies.

Illustrations

Illustration des couches de la peau humaine

Sénescence cellulaire et vieillissement. La durée de vie de l'organisme est contrôlée par des facteurs internes et externes induisant la sénescence et, par conséquent, l'arrêt de la prolifération. Le texte énumère les déclencheurs moléculaires et physiologiques qui peuvent conduire à : l'attrition des télomères, l'aneuploïdie, la réponse DDR, les modulations épigénétiques et le dysfonctionnement mitochondrial ; ce sont les causes de la sénescence qui se manifeste soit par la perte de la prolifération cellulaire et l'émergence du phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP) dans les cellules en division, soit simplement par le SASP seul dans les cellules qui ne se divisent pas. [Bhatia-Ney 2016 Cellular Senescence as the Causal Nexus of Aging] (en anglais)

**Les dommages entraînent un lien de causalité qui se traduit par des effets.**

Figure 06. **Les dommages entraînent un lien de causalité qui se traduit par des effets.**
Chez différentes espèces, les causes de la sénescence cellulaire peuvent être similaires, mais avoir une ampleur différente. Par exemple, chez les souris **(A),** les lésions de l'ADN et l'activation des suppresseurs de tumeurs peuvent être un facteur majeur, alors que chez les humains **(B)**, l'érosion des télomères peut avoir un effet plus important, car les humains ont des télomères beaucoup plus courts que les souris. Chez les deux espèces, les dommages accumulés et non réparés au niveau du génome cellulaire, de l'épigénome et des organites (causes) se manifestent finalement par un phénotype visible, évident sous la forme de caractéristiques vieillies de l'organisme, telles que le dysfonctionnement d'un organe, la perte d'intégrité structurelle et des changements physiologiques et anatomiques (effet). Le lien entre la cause et l'effet, le *nexus causal*, est la sénescence cellulaire. En outre, il a été démontré que chez les souris, le blocage de la division cellulaire seul, en l'absence de tout dommage moléculaire, peut induire un vieillissement prématuré de type Progeria. [Bhaty-Ddey 2016]

Références

1. Chao PH, Lu HH, Hung CT, Nicoll SB, Bulinski JC. Effects of applied DC electric field on ligament fibroblast migration and wound healing. Connect Tissue Res. 2007;48(4):188-197.

2. Jennings J, Chen D, Feldman D. Transcriptional response of dermal fibroblasts in direct current electric fields. Bioelectromagnetics. 2008;29(5):394-405.

3. Galan, Edgar & Bayat, Ardeshir. (2018). Effets de la stimulation électrique à courant alternatif dans les fibroblastes dermiques humains. Conférence MACE PGR Université de Manchester, Royaume-Uni, 26 mars 2018.

4. Lee YI, Choi S, Roh WS, Lee JH, Kim TG. Cellular Senescence and Inflammaging in the Skin Microenvironment. Int J Mol Sci. 2021;22(8):3849.

5. Campisi J. The role of cellular senescence in skin aging. J Investig Dermatol Symp Proc. 1998;3(1):1-5.

6. Bhatia-Ney 2016 La sénescence cellulaire en tant que lien causal du vieillissement

7. Ho CY, Dreesen O. Faces of cellular senescence in skin aging. Mech Ageing Dev.021;198:111525.

8. Bourdens M, Jeanson Y, Taurand M, Juin N, Carrière A, Clément F, Casteilla L, Bulteau AL, Planat-Bénard V. Short exposure to cold atmospheric plasma induces senescence in human skin fibroblasts and adipose mesenchymal stromal cells. Sci Rep. 2019 Jun 17;9(1):8671.

9. McCart EA, Thangapazham RL, Lombardini ED, Mog SR, Panganiban RAM, Dickson KM, Mansur RA, Nagy V, Kim SY, Selwyn R, Landauer MR, Darling TN, Day RM. Sénescence accélérée dans la peau dans un modèle murin de lésions multi-organes induites par le rayonnement. J Radiat Res. 2017 Sep 1;58(5):636-646.

10. Li G, Zhu Q, Wang B, et al. Rejuvenation of Senescent Bone Marrow Mesenchymal Stromal Cells by Pulsed Triboelectric Stimulation. Adv Sci (Weinh). 2021;8(18):e2100964.

11. Galan, Edgar & Bayat, Ardeshir. (2018). Effets de la stimulation électrique à courant alternatif dans les fibroblastes dermiques humains. Conférence MACE PGR Université de Manchester, Royaume-Uni, 26 mars 2018.

12. Ho CY, Dreesen O. Faces of cellular senescence in skin aging. Mech Ageing Dev. 2021;198:111525.

13. Wlaschek, M. ; Maity, P. ; Makrantonaki, E. ; Scharffetter-Kochanek, K. Connective tissue and fibroblast senescence in skin aging. J. Investig. Dermatol. 2021, 141, 985-992.

14. Chao PH, Lu HH, Hung CT, Nicoll SB, Bulinski JC. Effects of applied DC electric field on ligament fibroblast migration and wound healing. Connect Tissue Res. 2007;48(4):188-197.

15.

16. Jennings J, Chen D, Feldman D. Transcriptional response of dermal fibroblasts in direct current electric fields. Bioelectromagnetics. 2008;29(5):394-405.

17. Rouabhia M, Park H, Meng S, Derbali H, Zhang Z. La stimulation électrique favorise la cicatrisation des plaies en augmentant l'activité des fibroblastes dermiques et en favorisant la transdifférenciation des myofibroblastes. PLoS One. 2013;8(8):e71660.