A new ex vivo human skin model for the topographic and biological analysis of cosmetic formulas

ObjectiveExisting methods to evaluate skin care products suffer limitations. This is the case for ex vivo skin explants, a first-choice 3D model. While essential to analyse mid- to long-term biological effects, this classical model hinders assessing microrelief variations. To circumvent these limitations, we developed an ex vivo PERFused EXplant setup (Perfex) that maintains the outer skin surface in the open air, closely mirroring physiological conditions.MethodsA custom-designed reservoir enables perfusing the dermal side of explants with buffered, temperature-controlled medium, while the epidermis is subjected to "normal" conditions. Skin tension and characteristics of the stratum corneum, microrelief, histology and immunohistology (collagen types I and III, elastin and fibrillin-1) were analysed and compared to those of explants maintained under conventional conditions or in vivo skin. The effects of skin care formulas intended to induce short- and/or mid- to long-term effects were also assessed.ResultsSkin explants maintained with the Perfex setup exhibit characteristics (firmness, elasticity, hydration and barrier function) closer to those of in vivo skin than with conventional conditions. Moreover, Perfex-maintained explants present no alteration in histology after 7 days and slight variation in the expression of key protein markers. Microrelief characteristics also remain mostly stable over 7 days. Formula applications corroborate that skin tensor-containing products primarily induce short-term changes in the microrelief, while those with biologically active ingredients mainly lead to mid- to long-term effects on the histology and expression of molecular markers. Furthermore, maintaining skin explants with a physiologically relevant skin surface enabled analysing the relationship between microrelief and key markers, showing that fibrillin-1 is the protein most correlated with microrelief characteristics.ConclusionsThe Perfex setup allows for similar preservation of skin explant histology and key protein expression as the conventional system, yet it maintains a skin surface close to that of in vivo skin. Therefore, it is valuable to analyse both the short- and mid- to long-term impacts of skin care formulas and better comprehend their effects. The Perfex system also offers a new tool for investigating fundamental questions, such as the link that can exist between dermal proteins and skin surface properties. ObjectifLes m & eacute;thodes existantes d'& eacute;valuation des produits de soins de la peau pr & eacute;sentent des limites. C'est. le cas des explants de peau ex vivo qui est. largement utilis & eacute;. Essentielles pour & eacute;valuer les effets biologiques & agrave; moyen et long terme, les conditions de culture emp & ecirc;chent d'& eacute;valuer les variations du microrelief. Pour contourner ces limitations, nous avons d & eacute;velopp & eacute; un syst & egrave;me de PERFusion Ex vivo (Perfex) qui permet de maintenir la surface externe de la peau dans des conditions physiologiques.M & eacute;thodesUn r & eacute;servoir con & ccedil;u sur mesure permet de perfuser le c & ocirc;t & eacute; dermique des explants avec un milieu tamponn & eacute; et & agrave; temp & eacute;rature contr & ocirc;l & eacute;e alors que l'& eacute;piderme est. soumis & agrave; des conditions "normales". La tension de la peau, les caract & eacute;ristiques du stratum corneum, le microrelief, l'histologie et l'immunohistologie (collag & egrave;ne de type I et III, & eacute;lastine et fibrilline 1) ont & eacute;t & eacute; analys & eacute;s et compar & eacute;s & agrave; ceux des explants maintenus dans des conditions conventionnelles ou de la peau in vivo. Les effets de formules cens & eacute;es induire des effets & agrave; court et/ou moyen et long terme ont & eacute;galement & eacute;t & eacute; & eacute;valu & eacute;s.R & eacute;sultatsLes explants de peau maintenus avec le syst & egrave;me Perfex pr & eacute;sentent des caract & eacute;ristiques (fermet & eacute;, & eacute;lasticit & eacute;, hydratation et fonction barri & egrave;re) plus proches de celles de la peau in vivo que lorsque des conditions conventionnelles sont utilis & eacute;es. De plus, les explants maintenus par Perfex ne pr & eacute;sentent pas alt & eacute;rations histologiques apr & egrave;s sept jours et peu de variation dans l'expression de marqueurs prot & eacute;iques cl & eacute;s. Les caract & eacute;ristiques du microrelief restent & eacute;galement relativement stables pendant sept jours. Modifications des cr & egrave;mes corrobore le fait que les produits contenant un tenseur cutan & eacute; induisent essentiellement des modifications du microrelief & agrave; court terme, tandis que ceux comprenant des ingr & eacute;dients biologiquement actifs entra & icirc;nent principalement des effets & agrave; moyen et long terme sur l'histologie et l'expression des marqueurs mol & eacute;culaires. De plus, le fait de disposer d'explants de peau avec une surface de peau physiologique a permis d'analyser la relation entre le microrelief et les marqueurs cl & eacute;s, montrant que la fibrilline 1 est. la prot & eacute;ine la plus corr & eacute;l & eacute;e aux caract & eacute;ristiques du microrelief.ConclusionLe syst & egrave;me Perfex permet de pr & eacute;server l'histologie des explants de peau et l'expression de prot & eacute;ines cl & eacute;s aussi bien qu'en culture conventionnelle, tout en permettant une surface proche de celle de la peau in vivo. Il permet donc d'analyser les effets des produits de soin de la peau & agrave; court et/ou & agrave; moyen et long terme. Il offre aussi un nouvel outil pour & eacute;tudier des questions fondamentales telles que le lien existant entre les prot & eacute;ines dermiques et les propri & eacute;t & eacute;s de la surface de la peau.