Reproducing the scalp microbiota community: co‐colonization of a 3D reconstructed human epidermis with C. acnes and M. restricta

Objective A 3D reconstructed human epidermis (RHE) model colonized with specific microbial strains was developed to model the complex interactions between strains of the human scalp hair. Methods Reconstructed human epidermis was colonized with Cutibacterium acnes and Malassezia restricta for 72 h. The epidermal model was characterized in terms of morphology, using immune‐labelling targeting biomarkers for barrier structure, proliferation, differentiation and anti‐microbial defence. The barrier function was assessed by transepithelial electrical eesistance (TEER) measurements. In order to study the microorganisms on the epidermal model, viable counts and phenotype ultrastructure analysis were performed by scanning electron microscopy (SEM). Results The RHE colonized with C. acnes did not lead to severe modifications of the physiological barrier integrity and viability, though it shows aggregates. M. restricta formed large aggregates by a close interaction with the RHE, thus causing both a strong decrease in barrier function and structure degradation and an increased human beta defensin 2 (HBD2) expression. The co‐colonized model resulted in barrier depletion, but the overall damage was less severe, respecting the single colonization with M. restricta. The developed ‘scalp model’ allowed to identify morphological modifications leading to uncontrolled epidermal renewal. Conclusion This study shows a pre‐clinical model that recapitulates the interactions that can occur between site‐specific microbial strains and keratinocytes in dandruff condition. The model can be applied to assess ingredients and products’ mechanism of action. Résumé Objectif Un modèle d'épiderme humain reconstruit a été colonisé par des souches microbiennes spécifiques du cuir chevelu pour étudier les interactions complexes entre les microorganismes et l’épiderme. Méthodes Les épidermes humains reconstruits ont été colonisés par Cutibacterium acnes et Malassezia restricta pendant 72 h, puis caractérisés morphologiquement et par immunomarquages pour suivre les marqueurs de la différenciation kératinocytaire pour la fonction barrière, de prolifération et de défense antimicrobienne. La fonction barrière a également été évaluée par des mesures de résistance électrique transépithéliale (TEER). Afin d'étudier les microorganismes sur le modèle épidermique, des numérations des microorganismes viables et une analyse de l'ultrastructure phénotypique par microscopie électronique à balayage ont été ef