Study on neurons and keratinocytes of molecular and cellular mechanisms involved in ciguatera fish poisoning pruritus

La ciguatéra est une forme d’intoxication faisant suite à l’ingestion de poissons contaminés par des toxines appelées « ciguatoxines ». Cette intoxication endémique des régions tropicales est un problème économique et de santé non négligeable qui tend à prendre de plus en plus d’ampleur. L’essor du tourisme, le réchauffement climatique et la hausse des exportations internationales de poissons tropicaux favorisent l’expansion de la ciguatéra aux parties du globe au climat tempéré, jusqu’alors peu concernées par cette maladie. Les enjeux thérapeutiques et économiques de la ciguatéra sont de taille puisqu’il n’existe aucun moyen rapide et fiable de détecter un poisson contaminé et qu’aucun traitement efficace permettant sa prise en charge n’a actuellement été établi.Le prurit, terme médical désignant les démangeaisons est un symptôme notamment associé aux maladies de peau qui impacte grandement la qualité de vie des patients qui en souffrent.Ces dernières décennies, de nombreuses études scientifiques ont permis de mieux comprendre sa physiopathologie. Le prurit est un symptôme fréquemment observé chez les personnes atteintes de ciguatéra, d’où l’appellation « la Gratte », souvent employée pour faire référence à la pathologie.Dans le but d’étudier les mécanismes cellulaires à l’origine du prurit et des autres troubles sensoriels cutanés survenant lors de la ciguatéra, nous avons étudié l’effet des ciguatoxines sur un modèle in vitro de neurones sensoriels cocultivés avec des kératinocytes. Nous avons mis en évidence la libération dans le surnageant des neuropeptides de l'inflammation neurogène, SP et CGRP. L'effet d'antagonistes sélectionnés a été testé afin mettre en évidence les médiateurs impliqués dans la libération de neuropeptides. Par ailleurs, la signalisation cellulaire sous-jacente de cette sécrétion de neuropeptides a été étudiée par des expériences d’imagerie calcique réalisées sur neurones et kératinocytes.Les résultats obtenus valident notre coculture en tant que modèle de choix pour l’étude in vitro des mécanismes cellulaires, et plus généralement, dans les troubles neurocutanés impliqués dans le prurit ciguatérique. Parmi les antagonistes testés, une molécule s’est avérée particulièrement intéressante pour inhiber les effets constatés de la toxine. Ces résultats originaux, obtenus avec l’antagoniste d’un médiateur du prurit, présentent une perspective thérapeutique nouvelle et prometteuse, pour répondre à un enjeu de santé publique futur.Ciguatera fish poisoning (CFP) is a seafood poisoning occurring after contaminated fish fleshes ingestion containing toxins called « ciguatoxines » (CTXs). This illness, originating from tropical and subtropical areas, is an economic and health problems which becomes substantial in relation to international tropical fishes export and tourism development, as well as global warming rise. Those factors contribute to CFP sprouting in non-endemic temperate climate regions which were not until then concerned by CFP. Economic and health stakes of CFP are important since no reliable and ready-to-use detection system for CTXs in fishes have been developed, along with no relevant cure has been established to treat CFP.Pruritus, medical term refer to itch, is a clinical sign usually associated to skin diseases which strongly alter patients’ quality of life. Last decades, several studies allowed to better understand pruritus pathophysiology. Interestingly, people suffering from CFP frequently present pruritus, hence designation “La Gratte” or “La Gratel (le)” employed in endemic areas.The aim of these works was to study cellular and molecular mechanisms of CTXs at the root of neurological cutaneous troubles occurring in CFP. Here, we evaluated CTXs effects on in vitro model composed of sensory neurons cocultived with primary keratinocytes, quantifying neuropeptides known to be involved in pruritus. Compiling knowledges about CFP and pruritus pathophysiology, some antagonists were tested to neutralize CTXs-mediated neuropeptide release. To deal with signaling pathways in depth of neuropeptide exocytosis induced by CTXs, mechanism known to be accurately regulated by calcium homeostasis, calcium imaging experiments were performed.Results obtained in this project confirm the use of such a model to elucidate cellular mechanism of CFP pruritus, but also constitute an alternative in vitro tool to study chemicals inducing abnormal cutaneous senses. Among antagonists tested, one stands out from the crowd and was proved to be effective to inhibit CTXs-evoked effects studied. Those originals results, collected with antagonist of pruritus mediator, show new and promiscuous therapeutic prospects for future health concern

Etude sur neurones sensoriels et kératinocytes des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le prurit de la ciguatéra

Ciguatera fish poisoning (CFP) is a seafood poisoning occurring after contaminated fish fleshes ingestion containing toxins called « ciguatoxines » (CTXs). This illness, originating from tropical and subtropical areas, is an economic and health problems which becomes substantial in relation to international tropical fishes export and tourism development, as well as global warming rise. Those factors contribute to CFP sprouting in non-endemic temperate climate regions which were not until then concerned by CFP. Economic and health stakes of CFP are important since no reliable and ready-to-use detection system for CTXs in fishes have been developed, along with no relevant cure has been established to treat CFP.Pruritus, medical term refer to itch, is a clinical sign usually associated to skin diseases which strongly alter patients’ quality of life. Last decades, several studies allowed to better understand pruritus pathophysiology. Interestingly, people suffering from CFP frequently present pruritus, hence designation “La Gratte” or “La Gratel (le)” employed in endemic areas.The aim of these works was to study cellular and molecular mechanisms of CTXs at the root of neurological cutaneous troubles occurring in CFP. Here, we evaluated CTXs effects on in vitro model composed of sensory neurons cocultived with primary keratinocytes, quantifying neuropeptides known to be involved in pruritus. Compiling knowledges about CFP and pruritus pathophysiology, some antagonists were tested to neutralize CTXs-mediated neuropeptide release. To deal with signaling pathways in depth of neuropeptide exocytosis induced by CTXs, mechanism known to be accurately regulated by calcium homeostasis, calcium imaging experiments were performed.Results obtained in this project confirm the use of such a model to elucidate cellular mechanism of CFP pruritus, but also constitute an alternative in vitro tool to study chemicals inducing abnormal cutaneous senses. Among antagonists tested, one stands out from the crowd and was proved to be effective to inhibit CTXs-evoked effects studied. Those originals results, collected with antagonist of pruritus mediator, show new and promiscuous therapeutic prospects for future health concern.La ciguatéra est une forme d’intoxication faisant suite à l’ingestion de poissons contaminés par des toxines appelées « ciguatoxines ». Cette intoxication endémique des régions tropicales est un problème économique et de santé non négligeable qui tend à prendre de plus en plus d’ampleur. L’essor du tourisme, le réchauffement climatique et la hausse des exportations internationales de poissons tropicaux favorisent l’expansion de la ciguatéra aux parties du globe au climat tempéré, jusqu’alors peu concernées par cette maladie. Les enjeux thérapeutiques et économiques de la ciguatéra sont de taille puisqu’il n’existe aucun moyen rapide et fiable de détecter un poisson contaminé et qu’aucun traitement efficace permettant sa prise en charge n’a actuellement été établi.Le prurit, terme médical désignant les démangeaisons est un symptôme notamment associé aux maladies de peau qui impacte grandement la qualité de vie des patients qui en souffrent.Ces dernières décennies, de nombreuses études scientifiques ont permis de mieux comprendre sa physiopathologie. Le prurit est un symptôme fréquemment observé chez les personnes atteintes de ciguatéra, d’où l’appellation « la Gratte », souvent employée pour faire référence à la pathologie.Dans le but d’étudier les mécanismes cellulaires à l’origine du prurit et des autres troubles sensoriels cutanés survenant lors de la ciguatéra, nous avons étudié l’effet des ciguatoxines sur un modèle in vitro de neurones sensoriels cocultivés avec des kératinocytes. Nous avons mis en évidence la libération dans le surnageant des neuropeptides de l'inflammation neurogène, SP et CGRP. L'effet d'antagonistes sélectionnés a été testé afin mettre en évidence les médiateurs impliqués dans la libération de neuropeptides. Par ailleurs, la signalisation cellulaire sous-jacente de cette sécrétion de neuropeptides a été étudiée par des expériences d’imagerie calcique réalisées sur neurones et kératinocytes.Les résultats obtenus valident notre coculture en tant que modèle de choix pour l’étude in vitro des mécanismes cellulaires, et plus généralement, dans les troubles neurocutanés impliqués dans le prurit ciguatérique. Parmi les antagonistes testés, une molécule s’est avérée particulièrement intéressante pour inhiber les effets constatés de la toxine. Ces résultats originaux, obtenus avec l’antagoniste d’un médiateur du prurit, présentent une perspective thérapeutique nouvelle et prometteuse, pour répondre à un enjeu de santé publique futur

Self-maintenance of neurogenic inflammation contributes to a vicious cycle in skin

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Release of neuropeptides from a neuro-cutaneous co-culture model: a novel in vitro model for studying sensory effects of ciguatoxins

Ciguatoxins are the major toxins responsible for ciguatera fish poisoning, a disease dominated by muco-cutaneous sensory disorders including paresthesiae, cold dysesthesia and pruritus. While the ciguatoxins are well known to target voltage-gated sodium channels (VGSCs), the ensuing molecular mechanisms underlying these sensory disorders remain poorly understood. In this study, we propose a primary sensory neuron-keratinocyte co-culture as an appropriate model to study the neuro-cutaneous effects of ciguatoxins. Using this model, we show for the first time that nanomolar concentrations of Pacific ciguatoxin-2 (P-CTX-2) induced a VGSC-dependent release of substance P (SP) and calcitonin gene-related peptide (CGRP). As these neuropeptides are known mediators of pain and itch sensations, the ciguatoxin-induced sensory disturbances in ciguatera fish poisoning may involve the release of these neuropeptides. We further determined time- and P-CTX-2 concentration-dependence of the release of SP and CGRP from the co-culture model. Moreover, we highlighted the influence of extracellular calcium on the release of neuropeptides elicited by P-CTX-2. These findings underline the usefulness of this novel in vitro model for studying the cellular and molecular mechanisms of the neuro-cutaneous effects of ciguatoxins, which may assist with identifying potential therapeutics for ciguatera fish poisoning

A new tool to test active ingredient using lactic acid in vitro, a help to understand cellular mechanism involved in stinging test: An example using a bacterial polysaccharide (Fucogel ® )

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Major Role for TRPV1 and InsP3R in PAR2-Elicited Inflammatory Mediator Production in Differentiated Human Keratinocytes

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Keratinocytes Communicate with Sensory Neurons via Synaptic‐like Contacts

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Major Role for TRPV1 and InsP3R in PAR2-Elicited Inflammatory Mediator Production in Differentiated Human Keratinocytes

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