The skin, the outermost organ of the human body, is vital for sensing and responding to stimuli through mechanotransduction. It is constantly exposed to mechanical stress. Consequently, various mechanical therapies, including compression, massage, and microneedling, have become routine practices for skin healing and regeneration. However, these traditional methods require direct skin contact, restricting their applicability. To address this constraint, we developed shear wave stimulation (SWS), a contactless mechanical stimulation technique. The effectiveness of SWS was compared with that of a commercial compression bioreactor used on reconstructed skin at various stages of maturity. Despite the distinct stimulus conditions applied by the two methods, SWS yielded remarkable outcomes, similar to the effects of the compression bioreactor. It significantly increased the shear modulus of tissue-engineered skin, heightened the density of collagen and elastin fibers, and resulted in an augmentation of fibroblasts in terms of their number and length. Notably, SWS exhibited diverse effects in the low- and high-frequency modes, highlighting the importance of fine-tuning the stimulus intensity. These results unequivocally demonstrated the capability of SWS to enhance the mechanical functions of the skin in vitro, making it a promising option for addressing wound healing and stretch mark recovery.

Exposure to mechanical stimuli such as pressure and stretching prompts the skin to undergo physiological adaptations to accommodate and distribute applied forces, a process known as mechanotransduction. Mechanotherapy, which leverages mechanotransduction, shows significant promise across various medical disciplines. Traditional methods, such as massage and compression therapy, effectively promote skin healing by utilizing this mechanism, although they require direct skin contact. This study introduces a novel contactless modality, Shear Wave Stimulation (SWS), and evaluates its efficacy compared to traditional massage in eliciting responses from human skin and fascia. Fifteen healthy volunteers received SWS, while another fifteen volunteers received massage. Tests of skin mechanical properties revealed significant enhancements in skin shear modulus for both methods, showing an increase of approximately 20%. Additionally, deformation analysis of ultrasound images showed distinct responses of the skin and fascia to the two stimuli. SWS induced extension in the dermis (∼18%), hypodermis (∼16%), and fascia (∼22%) along the X and Y axes. In contrast, massage compressed the skin layers, reducing the dermis by around 15% and the hypodermis by about 8%, while simultaneously stretching the superficial fascia by approximately 8%. The observed extension across the entire skin with SWS highlights its potential as a groundbreaking contactless approach for promoting skin healing. Furthermore, the differing responses in blood flow reaffirm the distinct stimulation modes of SWS and massage. These findings establish a foundation for future innovative skin therapy modalities.

Effet de la mécanostimulation par ondes de cisaillement de la peau et du fascia : Etude sur peau reconstruite et in vivo: L'une des principales fonctions de la peau est de répondre aux stimuli mécaniques par le biais de la mécanotransduction, un mécanisme qui convertit les signaux mécaniques en réponses biochimiques. Ce mécanisme est considéré comme un principe biologique essentiel en mécanothérapie, qui sous-tend l'utilisation de charges à des fins thérapeutiques pour stimuler la réparation et la remodelage des tissus. Cette même idée est également appliquée au traitement de la peau.Sous la peau se trouve un autre tissu conjonctif essentiel, la fascia, qui relie l'ensemble du corps, lui permettant de fonctionner de manière systématique en manipulant, résistant et distribuant les forces mécaniques exercées sur le corps. Par conséquent, le développement de thérapies mécaniques, telles que le massage du fascia, est également requis.Cette étude a donc démontré un système de stimulation mécanique sans contact, la stimulation par ondes de cisaillement (SOC). Ce système génère des ondes de cisaillement et des ondes de compression à l'intérieur de la peau, stimulant ainsi les cellules et améliorant finalement les comportements mécaniques de la peau et du fascia. Des échantillons de peau reconstruite ont été utilisés pour ces expérimentations. En tant que modèle de peau humaine physiologiquement pertinent, il permet aux chercheurs d'étudier la biologie et la pathologie de la peau dans un environnement contrôlé. De manière similaire aux bioréacteurs traditionnels, la méthode de stimulation innovante a amélioré l'élasticité de la peau reconstruite et stimulé la fermeté de l'actine, du collagène et de l'élastine. Essentiellement, la SOC induit la mécanotransduction dans la peau reconstruite, ce qui permet d'augmenter le nombre et la longueur des fibroblastes et de modifier leur métabolisme pour augmenter la synthèse de collagène et d'élastine. Par ailleurs, il a été constaté que les échantillons de peau avec un court laps de temps d'incubation réagissent davantage aux stimuli mécaniques. D'autre part, le dispositif sans contact améliore efficacement les comportements mécaniques de la peau humaine, tout comme un appareil de massage commercial. Cependant, le principe de stimulation par SOC diffère de celui du masseur traditionnel car il stimule sans contact. La SOC peut étirer le derme, l'hypoderme et la fascia dans les directions X et Y de manière synchrone, ce qui favorise davantage la cicatrisation de la peau. De plus, aucune différence significative liée à l'âge n'a été observée quant à l'efficacité de la stimulation.Comparée aux méthodes de stimulations existantes, la SOC est une technique sans contact, évitant ainsi tout dommage secondaire de l'échantillon et présente des applications polyvalentes. De plus, la SOC améliore les propriétés mécaniques de la peau reconstruite à différents stades de maturation (in-vitro), mais aussi celles de la peau humaine à différentes tranches d'âge (in-vivo). De plus, cette nouvelle technique de stimulation permet d'ajuster la fréquence de stimulation et est mobile pour s'adapter à une variété de sujets d'étude.La SOC présente donc un potentiel énorme pour la recherche en laboratoire et les thérapies cliniques.