Computational modeling approaches to multifactorial aspects of atopic dermatitis

La dermatite atopique (DA) est une maladie chronique affectant jusqu’à 20% des jeunes enfants, en fonction des pays, et environ 10% des adultes dans le monde. Elle se traduit par une sécheresse cutanée, d’intenses démangeaisons et la formation de lésions. Malgré des traitements efficaces à base d’anticorps monoclonaux pour les formes les plus sévères, les mécanismes complexes impliqués sont encore mal compris et des progrès restent à faire pour soulager les formes plus légères de cette maladie. Divers facteurs contribuent à la DA tels qu’une fonction barrière réduite, une inflammation cutanée exacerbée et un déséquilibre du microbiome. Cette multiplicité de facteurs et leur lien étroit rendent difficile le développement des malades in vitro.L’approche computationnelle permet de rassembler les connaissances actuelles sur la maladie et de prédire le comportement du système sous certaines conditions, tout en facilitant la visualisation des phénomènes impliqués. Tout d’abord, nous introduisons un modèle à agent de l’épiderme capable de représenter certains aspects de la DA tels que le dysfonctionnement de la barrière cutanée, et le déséquilibre du microbiome. En intégrant les réactions enzymatiques contribuant au processus de desquamation dans un modèle à agent de l’épiderme existant, il est possible d’étudier l’impact du pH de la peau sur la structure et la fonction de l’épiderme. Le modèle prédit qu’une augmentation du pH au-dessus de son niveau physiologique accélère la desquamation, à travers son action sur l’activité des protéases à sérine. Ceci conduit à une réduction significative de la capacité de la peau à retenir l’eau et à une augmentation de sa perméabilité aux irritants extérieurs. Ce défaut de la fonction barrière se traduit par une inflammation plus intense lorsque le pH est plus élevé que son niveau physiologique.Dans un deuxième temps, nous présenterons un modèle basé sur des équations différentielles ordinaires, décrivant les interactions de 2 types de populations bactériennes (les espèces commensales et les pathogènes opportunistes) afin d’étudier les mécanismes responsables de la prédominance d’une population sur l’autre. Sur une échelle de temps similaire à celle des expériences, le modèle prédit que certaines modifications de l’environnement, telles que l’augmentation du pH, créent des conditions favorables pour l’émergence et la colonisation de la peau par des pathogènes opportunistes. De façon surprenante, pour certaines valeurs de para