L’épilation induit une hyperpigmentation des cheveux et de la peau chez les souris C57BL/6J
généralement, les follicules pileux sur la peau dorsale des souris présentent un premier cycle capillaire synchronisé 15., Les follicules pileux sur toute la peau dorsale sont généralement dans l’anagène du jour postnatal 1-12, dans le catagène du jour 16-19, et dans le télogène par la suite jusqu’au prochain anagen11, 22, 23. Pour visualiser les changements de pigmentation de la peau au cours du cycle capillaire postnatal, nous avons épilé les régions dorsales du tronc et de la tête de souris C57BL/6j au jour postnatal 11 (P11) (stade anagène VI dans le premier cycle capillaire), P21 (stade télogène) ou P30, respectivement. Comme indiqué dans la Fig. 1A, la peau entière était uniformément noire à P11 et homogène rose à P21., Curieusement, cependant, à P30, la peau du cuir chevelu était encore rose tandis que la peau du dos était noire (Fig. 1A). Ces données indiquent que bien que les MCSC dans les follicules pileux du cuir chevelu se différencient en mélanocytes matures au cours du premier cycle capillaire, ils ne sont pas activés pour régénérer les mélanocytes à un moment où les follicules pileux arrière sont déjà dans l’anagène du deuxième cycle capillaire. Nous avons donc testé si l’épilation pouvait activer les MCSC dans le cuir chevelu à ce stade., Ce traitement d’épilation induit de manière significative l’expression de facteurs inflammatoires, mais leur niveau est beaucoup plus faible que celui induit par une blessure, ce qui suggère que l’épilation n’induit qu’une forme légère de lésion cutanée (Fig. S1). Fait intéressant, lorsque les poils du cuir chevelu des souris C57BL/6j ont été épilés à P21 (comme mentionné, au stade télogène du premier cycle capillaire), la pigmentation du cuir chevelu a été significativement augmentée (6,06 ± 1,5 fois, n = 9) déjà 7 jours plus tard, à P28 (Fig. S2A, B) et la zone d’épilation a produit un îlot pigmenté (Fig. 1B)., En conséquence, les poils régénérants induits par l’épilation étaient hyperpigmentés (2,68 ± 0,87 fois, n = 5) par rapport aux poils de témoins non épilés (Fig. 1 QUATER, D). Ces résultats indiquent que dans le cuir chevelu, l’épilation peut induire une repigmentation prématurée de la peau et une hyperpigmentation des cheveux.
parce que les poils se régénèrent physiologiquement sur le dos des souris C57BL / 6j pendant le premier cycle capillaire postnatal (Fig. 1A), nous nous sommes également demandé si l’épilation induirait des changements dans la régénération des cheveux sur le dos. En effet, 7 jours après l’épilation à P21, la zone épilée était hyperpigmentée par rapport à la zone non épilée (Fig. S2C, D), de même que les poils régénérés individuels (fig. S2E)., Ces données suggèrent que l’hyperpigmentation induite par l’épilation ne se limite pas au cuir chevelu. Compte tenu de ces observations, nous avons également demandé si les effets de l’hyperpigmentation induite par l’épilation fonctionneraient toujours chez les vieilles souris. Curieusement, les poils régénérants dans le dos de souris âgées de 1,5 ans sont devenus significativement hyperpigmentés 30 jours après l’épilation (1,07 ± 0,08 fois, n = 3), par rapport aux poils au repos non épilés (0,84 ± 0,03) (Fig. 1E, F). De plus, l’analyse HPLC a montré que l’épilation induit la synthèse de l’eumélanine (1,79 ± 0,09 fois, n = 3) au lieu de la synthèse de la phéomélanine (0,97 ± 0.,12 fois, n = 3) dans les poils du dos (fig. S3). Ceci suggère que l’épilation induit l’activation de McSCs pour produire des mélanocytes plus mûrs, ou elle augmente la synthèse de mélanine dans les mélanocytes mûrs dans les bulbes pileux des souris âgées.
épilation-la lésion stimule la prolifération du McSC et induit la génération de mélanocytes dermiques et épidermiques et l’expression de gènes liés à la mélanogenèse
étant donné que la mélanogenèse est couplée à l’anagène24, nous avons examiné si la pigmentation induite par l’épilation dans le cuir chevelu est causée par l’induction de l’anagène. Comme indiqué dans la Fig., 2A, les follicules pileux induits par l’épilation ont commencé anagène immédiatement, tandis que chez les souris témoins non épilées, les follicules pileux sont restés au télogène pendant une période plus longue. Par conséquent, le MSCS du follicule pileux quiescent a répondu à l’épilation en s’activant. Sept jours après l’épilation, des mélanocytes pigmentés ont été observés non seulement dans les bulbes pileux matures, mais également dans le derme, les orifices des follicules pileux et l’épiderme interfolliculaire (Fig. 2A)., En conséquence, des marqueurs spécifiques aux mélanocytes tels que PMEL17 et TYR ont été détectés dans les régions pigmentées induites par l’épilation, mais pas dans les follicules pileux témoins (Fig. S4A). De plus, les données de western blot ont montré que les niveaux des protéines liées à la mélanogenèse TYRP1 (4,22 ± 0,96 fois, n = 6) et TYR (9,75 ± 2,76 fois, n = 6) étaient tous deux augmentés de manière significative par épilation (Fig. S4B et S9). Les résultats suggèrent que l’épilation active non seulement les MCSC, mais induit également la régénération des mélanocytes pour peupler les zones interfolliculaires.,
dans la peau du dos, 7 jours après l’épilation à P21, le nombre total de mélanocytes dans chaque bulbe pileux (20 ± 1,9) a été significativement augmenté par rapport à la régénération physiologique (15,7 ± 1,4) (Fig. 2B)., En conséquence, il y avait aussi plus de mélanosomes dans les bulbes pileux régénérés induits par l’épilation que dans les bulbes pileux régénérés physiologiquement (Fig. 2c et Fig. S4C, D). Ces données suggèrent que l’épilation a induit une hyperprolifération McSC au cours du premier cycle capillaire postnatal. En effet, 3 jours après l’épilation’ le taux de prolifération des MCSC était plus élevé (86,2 ± 3,5% des cellules étaient Ki67-positives après l’épilation comparativement à 45,6 ± 3,4% des cellules positives pour Ki67 chez les témoins) (Fig. 2D)., Fait intéressant, les cellules KIT-positives n’ont pas été trouvées dans l’épiderme mais elles existaient dans le renflement des cheveux 1 jour après l’épilation et clairement présentes dans l’épiderme 3 jours après l’épilation (Fig. 2e et Fig. S5). Le nombre de cellules Kit+ dans l’épiderme épilé (2,32 ± 0,72/section, n = 4) est significativement augmenté par rapport à l’épiderme physiologique (0,77 ± 0,68/section, n = 4) (Fig. 2F). En conséquence, 7 jours après l’épilation, des cellules pigmentées ont également été trouvées dans l’épiderme (Fig. 2E, F)., En outre, la RT-PCR quantitative 7 jours après l’épilation a révélé l’induction de nombreux gènes liés à la mélanogenèse, y compris Tyr (2,84 ± 1,13 fois le contrôle, n = 3), Tyrp1 (3,89 ± 0,72 fois, n = 3), Mitf (3,47 ± 0,38 fois, n = 3), Sox10 (2,13 ± 1,13 fois, n = 3), ednrb (3,28 ± 0,62 fois, n = 3) (Fig. S6A). Pris ensemble, ces résultats suggèrent que l’épilation induit la prolifération du MSCS, la migration dans l’épiderme et la stimulation du programme de mélanogenèse.,
L’épilation induit L’expression de L’EDN3 dans les follicules pileux et l’épiderme
parmi les gènes induits par l’épilation, L’EDNRB présentait un intérêt particulier en raison de son implication bien connue dans la régulation de la lignée mélanocyte1, 12. Récemment, on a signalé une augmentation de l’expression de ses ligands Edn1 et Edn2 pendant l’anagène physiologique des cheveux, mais l’expression de son ligand Edn3 n’a pas été affectée12. Par conséquent, nous nous sommes demandés si l’épilation des poils du dos induirait ces ligands., Dans la confirmation des résultats ci-dessus, nous avons constaté que pendant la régénération physiologique, L’expression de Edn1 et Edn2 ont été augmentées dans la peau du dos à P26, mais l’expression de Edn3 n’a montré aucun changement (Fig. 3A et Fig. S11). Étonnamment, cependant, l’épilation a non seulement induit L’expression de Edn1 et Edn2, mais aussi celle de Edn3 (Fig. 3A), dont le produit codé, EDN3, s’est déjà avéré impliqué dans le développement des mélanocytes1, 25, 26. Par conséquent, nous avons concentré notre étude sur EDN3 et sa voie de signalisation. Nous avons constaté que le niveau de protéine EDN3 était significativement augmenté dans la peau Épilée (D0, 0.,94 ± 0,2 pli; D3, 1,81 ± 0,09 pli; D5, 4,57 ± 0,67 pli; n = 6) mais la peau de contrôle est restée faible (D0, 1,25 ± 0,47 pli; D3, 0,83 ± 0,14 pli; D5, 1,21 ± 0,2 pli; n = 6) (Fig. 3B et Fig. S12). L’immunohistochimie a montré qu’au jour 1 de l’épilation, la protéine EDN3 était augmentée dans la papille dermique, l’épiderme et le germe capillaire secondaire. Le jour 7, Il a également été augmenté dans les orifices des follicules pileux (Fig. 3C). Les régions présentant des taux élevés d’EDN3 induits par l’épilation étaient en contact étroit avec les MCSC dans le germe pileux secondaire (sHG) ou avec les mélanocytes du bulbe pileux., En utilisant des souris adultes hétérozygotes ednrb lacZ/+, nous avons ensuite constaté que L’EDNRB est exprimé dans les mélanocytes pigmentés des bulbes pileux et dans sHG, similaire à l’expression de Dct-lacZ dans les follicules pileux (Fig. 3D). En outre, les données d’immunomodulation ont montré que les cellules β-Gal positives étaient co-marquées avec les cellules KIT-positives dans le sHG et avec les cellules MITF-positives dans le bulbe pileux (Fig. 3E), suggérant que L’EDNRB est exprimé dans les MCSC et les mélanocytes., As expected, 7 days after epilation, western blot analysis and immunostaining data showed that Ednrb-lacZ expression is significantly increased in melanocytes (Figs S6B,C and S13). These results suggest that epilation induces EDN3, which then stimulates its receptor EDNRB to regulate McSCs and melanocytes.
EDN3 est bien connu pour ses effets sur la stimulation de la croissance et de la différenciation des mélanocytes, precursors1, 25, 26., Récemment, une surexpression transgénique de L’EDN3 a été rapportée pour prévenir le grisonnement des cheveux causé par une épilation27 répétée, ce qui suggère que L’EDN3 affecte également les MCSC. Pour étudier l’effet de L’EDN3 sur les MCSC, nous avons isolé des cellules DCT+ de l’épiderme de type sauvage E16.5 et les avons stimulées avec de L’EDN3 ou du BQ788 (un inhibiteur de L’EDNRB). Comme indiqué dans la Fig. S7A, la stimulation avec EDN3 augmente significativement le taux de prolifération des cellules DCT+ (de 43,7 ± 2% à 61,4 ± 7,5%, n = 5), mais cet effet de EDN3 a été totalement bloqué par BQ788 (26,4 ± 1,56%, n = 5)., Compte tenu du fait que pour les cellules non pigmentées, le DCT est un marqueur spécifique du MCSC et qu’il n’y a pas de mélanocytes matures dans L’épiderme E16.54, 28, le résultat suggère que L’EDN3/EDNRB est nécessaire pour la prolifération du McSC.
Ednrb est nécessaire pour la pigmentation des cheveux et de la peau induite par l’épilation
pour évaluer l’importance de la signalisation EDNRB pour l’hyperpigmentation cutanée induite par l’épilation, nous avons utilisé des souris homozygotes ednrb lacZ/lacZ (Ednrb -/ -). Ces souris sont en grande partie exemptes de cellules pigmentaires mais conservent des taches pigmentées à la base de la tête et de la queue., Quatorze jours après l’épilation dans la région de la tête, les poils régénérants étaient hyperpigmentés chez les souris de type sauvage (2,41 ± 0,55 fois, n = 5) mais pas chez les souris Ednrb−/− (Fig. 4 BIS, B). Chez les souris Ednrb−/− non épilées, les taux de mélanine des tiges de cheveux étaient plus faibles (0,51 ± 0,06 fois, n = 5) que chez les souris témoins de type sauvage (1,02 ± 0,14 fois, n = 5) (Fig. 4B). En outre, la repigmentation de la peau a été significativement augmentée chez les souris de type sauvage ,mais seulement légèrement chez les souris Ednrb−/− (Fig. 4C). Les taux de mélanine cutanés induits par l’épilation étaient significativement plus faibles chez les souris Ednrb−/− (1,85 ± 0.,79 fois, n = 9) par rapport à ceux des souris de type sauvage (5.1 ± 0.62 fois, n = 9). Ces résultats suggèrent que la suppression de L’Ednrb perturbe l’hyperpigmentation des cheveux induite par l’épilation et la repigmentation de la peau. De plus, la perte D’EDNRB est associée au grisonnement des cheveux. Les taux de mélanine des tiges pileuses pigmentées des souris Ednrb−/− ont été réduits entre l’âge d’un mois (0,96 ± 0,1 fois, n = 4) et jusqu’à l’âge de 12 mois (0,37 ± 0,12 fois, n = 4), contrairement à leurs niveaux dans les tiges pileuses des souris de type sauvage (1,96 ± 0,17 fois, n = 4 à un mois; 2,15 ± 0,43 fois, n = 4 à 12 mois) (Fig. S7B).,
pour déterminer si la signalisation EDNRB est nécessaire pour l’hyperpigmentation induite par l’épilation dans la peau du dos, nous avons effectué une injection intradermique de BQ788, après l’épilation de souris de type sauvage. Comme indiqué dans la Fig., 4D, alors que l’injection intradermique de NaCl après épilation permettait une hyperpigmentation cutanée (de 0,23 ± 0,06 pli jusqu’à 1,0 ± 0,15 pli, n = 3), l’injection de BQ788 diminuait significativement la pigmentation cutanée induite par l’épilation (0,76 ± 0,1 pli, n = 3). Cette découverte suggère que la perturbation pharmacologique de L’EDNRB peut bloquer l’hyperpigmentation cutanée induite par l’épilation dans la peau du dos. Prises ensemble, ces données suggèrent que la signalisation EDNRB est nécessaire pour l’hyperpigmentation induite par l’épilation.,
L’EDNRB affecte la prolifération du McSC dans les follicules pileux et régule l’expression génique liée à la mélanogenèse
pour examiner comment l’absence D’Ednrb diminue la pigmentation de la peau, nous avons analysé histologiquement la pigmentation des follicules pileux sur le cuir chevelu (qui, comme mentionné, reste pigmentée chez les souris Ednrb- / − contrairement au dos). Comme indiqué dans la Fig., 5A, au jour 5 après l’épilation, les bulbes pileux et les tiges pileuses des souris Ednrb−/− étaient normalement présents dans le cuir chevelu, mais étaient hypopigmentés par rapport à ceux des souris de type sauvage, ce qui suggère que la perte D’EDNRB n’affecte pas le cycle capillaire mais diminue le nombre de mélanocytes ou la synthèse de mélanine dans le bulbe. En effet, 7 jours après l’épilation, le nombre de mélanosomes des souris Ednrb−/− était bien inférieur à celui des souris de type sauvage (Fig. 5B)., De plus, les marqueurs spécifiques aux mélanocytes tels que PMEL17 et TYR n’ont pas pu être détectés dans le derme, les orifices des follicules pileux ou l’épiderme interfolliculaire des souris Ednrb-/− 5 jours après l’épilation, même s’ils étaient présents à de faibles niveaux dans les bulbes pileux (Fig. S7C). De plus, le kit de marqueurs McSC et les mélanocytes pigmentés sont restés indétectables même 7 jours après l’épilation (Fig. 5C et Fig. S7D). Ces résultats suggèrent que L’EDNRB est nécessaire pour la régénération épidermique des mélanocytes induite par l’épilation.,
pour analyser comment la perte D’EDNRB diminue le taux de mélanine des bulbes pileux, nous avons ensuite quantifié le nombre de mélanocytes dans chaque bulbe pileux de souris wildtype et Ednrb− / − 7 jours après l’épilation., Le nombre de cellules MITF-positives lors de l’épilation était plus faible dans chaque follicule pileux des souris Ednrb – / – (11,7 ± 2,2) par rapport aux follicules pileux des souris de type sauvage (15,7 ± 1,43) (Fig. S7D). Ce résultat suggère que la perte D’EDNRB pourrait bloquer la prolifération induite par l’épilation des cellules de la lignée mélanocytaire. Récemment, Takeo et coll. a constaté que pendant la régénération physiologique de cheveux, la signalisation D’EDNRB est également exigée pour la prolifération et l’entretien de Mcscs29. Néanmoins, on ne savait toujours pas si L’EDNRB affectait la prolifération du McSC induite par l’épilation., Puisque EDN3 est exprimé dans la papille dermique à proximité des mélanocytes matures dans le bulbe pileux, nous avons testé si la signalisation EDN3/EDNRB affecte la prolifération du McSC dans le renflement ou stimule la synthèse de la mélanine dans les mélanocytes folliculaires. Dans le cuir chevelu, les données d’immunomodulation anti-KIT et Ki67 ont montré que 3 jours après l’épilation, la prolifération du McSC dans chaque renflement pileux des souris Ednrb−/− (52 ± 5,2%) était plus faible que dans les renflements correspondants des souris de type sauvage (86,2 ± 3,5%) (Fig. 5D). Cela suggère que L’EDNRB est également nécessaire pour la prolifération du McSC induite par l’épilation dans le renflement des cheveux.,
pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents, nous avons isolé des mélanocytes pour la culture in vitro. Comme indiqué dans la Fig. 5E, la pigmentation des mélanocytes ednrb−/− primaires des follicules pileux de tête pigmentés de souris P6 Ednrb−/− était plus faible (0,47 ± 0,1 fois, n = 5) que celle des mélanocytes primaires de type sauvage (1,0 ± 0,1 fois, n = 5). Des résultats similaires ont été obtenus dans des pastilles cellulaires ou lorsque la teneur en mélanine a été mesurée directement (fig. 5F). Nous avons ensuite analysé si la signalisation EDNRB affecterait l’expression de gènes liés à la mélanogenèse. Comme indiqué dans la Fig., 5G, le jour 7 après épilation, l’expression des gènes liés à la mélanogenèse a été diminuée dans Ednrb-/− scalp, y compris l’expression de Pax3 (0,47 ± 0,07 fois, n = 3), Tyr (0,55 ± 0,05 fois, n = 3) et Tyrp1 (0,5 ± 0,02 fois, n = 3). Ceci suggère que la signalisation EDN3 / EDNRB est impliquée dans la prolifération des mélanocytes et la mélanogenèse au cours des réponses régénératives induites par l’épilation des MCSC. Pris ensemble, ces résultats indiquent que l’épilation induit l’expression génique liée à la mélanogenèse par la signalisation EDN3 / EDNRB et conduit à son tour à une hyperpigmentation de la peau et des cheveux.
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