Mélanine

Les mélanines sont parmi les pigments principaux responsables de la coloration des téguments dans le règne animal. La couleur de la peau, des cheveux et des yeux chez l'homme dépendent essentiellement de son type et de sa concentration.



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Physiologie - Biologie moléculaire

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Définitions :

  • pigment organique fabriqué par les cellules de l'épiderme, colorant la peau et les cheveux en nuances de brun variant avec la concentration. (source : premiumorange)

Les mélanines sont parmi les pigments principaux responsables de la coloration des téguments dans le règne animal. La couleur de la peau, des cheveux et des yeux chez l'homme dépendent essentiellement de son type et de sa concentration. Les plantes, les oiseaux pour leurs plumes et bien des animaux, jusqu'aux protozoaires en produisent aussi.

Les mélanines biologiques sont des macromolécules produites pour la majorité par les mélanocytes, par addition ou condensation de monomères constitués à partir de la tyrosine (eumélanine) ou de la tyrosine et de la cystéine (phéomélanine), avec le concours de l'enzyme tyrosinase. Une faible proportion, comme la neuromélanine de la substantia nigra du cerveau humain, n'est pas fabriquée dans les mélanocytes mais provient certainement du métabolisme d'une amine simple comme la dopamine.

Il existe aussi des mélanines artificielles : polyacétylènes, polyanilines, et polypyrroles de couleur noire ou brune, et leurs copolymères ; elles ont une application industrielle ou biotechnologique.

Le rôle principal de la mélanine est la protection pigmentaire contre les radiations UV. Chez certains animaux, les mélanophores, chromatophores porteurs de mélanine, contribuent au camouflage ou signalent par leurs transformations l'émotion, le stress ou un changement de l'environnement (température etc. ). Chez certains invertébrés, les agents pathogènes sont encapsulés dans de la mélanine, qui contribuerait par conséquent chez eux à la défense contre les infections. Il semble aussi que ses groupes carboxylate et hydroxyl-phénol puissent isoler du milieu certains éléments dommageables quand ils sont en excès, comme les métaux lourds. [1]

Par l'intermédiaire de la psychologie, la mélanine peut exercer une grande influence sur la société humaine (choix d'un partenaire, discrimination).

Types

On connaît deux principaux types de mélanine comportant chacun deux sous-groupes, et un type mineur moins connu :

Synthèse

Le mécanisme de formation de la mélanine est particulièrement complexe et les mécanismes précis pour l'ensemble des variétés ne sont pas toujours complètement élucidés. La mélanine est produite à partir de tyrosine grâce à l'enzyme tyrosinase. La tyrosine est dans un premier temps convertie en DOPA, puis en DOPAquinone. En l'absence de cystéine, de l'indole 5-6 quinone est constitué, donnant l'eumélanine. En présence de cystéine, du cystéinyl-DOPA est constitué, donnant de la phæomélanine. Ces deux pigments polymérisent à un degré variable selon leur nature.

En général les deux voies existent simultanément. Si le mélange est riche en DHI, la mélanine est noire, s'il est riche en DHICA, elle est brune.

Chez l'homme, sous l'effet des UV, les kératinocytes secrètent l'hormone alpha-MSH par scission de la pro-opiomélanocortine (POMC), grâce à l'action d'une protéine nommée p53. L'alpha MSH s'attache aux mélanocytes et stimule la production de mélanine. P53 étant aussi une protéine produite en cas de stress, cela pourrait expliquer l'hyperpigmentation qui apparait quelquefois, en particulier chez les personnes âgées, en cas d'irritation prolongée de la peau. [2]

C'est au niveau de la régulation de l'activité de la tyrosinase qu'interviennent les produits dépigmentants comme l'hydroquinone et l'acide Kojique. D'autres comme les antioxydants (acide ascorbique par ex. ) interviennent au niveau des quinones constituées. Toute mutation génétique rendant la tyrosinase moins active ou absente est à l'origine de l'albinisme, trouble qui se traduit sous sa forme extrême par l'absence totale de mélanine.

Il a été proposé que la capacité de la mélanine à se comporter comme un anti-oxydant serait d'autant plus forte que son poids moléculaire est élevé. [3]. Des conditions défavorables à la polymérisation (certains ph, présence de toxiques... ) libéreraient des radicaux et rendraient la mélanine cancérigène ou destructrice, facilitant la formation des mélanomes ou de la dégénérescence maculaire [4].

Aspect au microscope

Au microscope, la mélanine doit être distinguée des pigments produits par la destruction des hématies (hémosidérine). Elle apparait sous forme de granules bruns non-réfractiles de moins de 800 nm tandis que les granules de pigments sanguins sont plus gros, réfractiles et verts, jaunes ou brun-rouge Une solution diluée de permanganate de potassium fait disparaitre la mélanine.

Chez l'homme

On trouve la mélanine dans la peau, les cheveux et poils, l'épithélium pigmentaire de l'iris, la surrénale, la strie vasculaire de l'oreille interne, le cerveau (corps strié et substance noire). À l'exception du cerveau, elle est contenue dans des organelles intracellulaires de forme ronde où allongée nommés mélanosomes, produits par les mélanocytes.

C'est la mélanine qui nous fait bronzer, protègeant ainsi l'ADN des cellules de la peau des rayons ultraviolets (en particulier UVB) du soleil. Lors d'une exposition prolongée au soleil, on bronze car le corps produit plus de mélanine, on est par conséquent mieux protégé contre les UV. La mélanine agit en les absorbant et en restituant sous forme de chaleur l'énergie reçue. L'eumélanine est bien plus efficace dans ce rôle que la phéomélanine qui protège particulièrement peu, et se décompose aisément sous l'effet des UV, libérant des radicaux libres cancérigènes ; c'est pour cette raison que les personnes rousses sont plus fragiles que les brunes. Les blonds, et a fortiori les albinos, sont aussi particulièrement fragiles face au soleil. Mais même pour les peaux mates ou foncées, la protection offerte par la mélanine est loin d'être totale, et des dégradations trop importantes de l'ADN peuvent entrainer la cancérisation des cellules de la peau.

Les crèmes autobronzantes n'ont rien à voir avec la mélanine et ne protègent totalement pas du soleil.

La mélanine est présente en quantité proportionnelle à l'intensité de la couleur. Ainsi, une personne à la peau noire en produit bien plus qu'une personne à la peau blanche, un iris brun en contient plus qu'un iris bleu, une chevelure brune plus qu'une chevelure blonde. Les albinos peuvent ne pas en produire du tout. La quantité de mélanine produite par une personne détermine son phototype.

Ce sont les gènes qui gouvernent sa production, dont les proportions respectives d'eumélanine et de phéomélanine. Sous l'effet des UV, les kératinocytes secrètent l'hormone alpha-MSH par scission de la pro-opiomélanocortine (POMC), grâce à l'action d'une protéine nommée p53. L'alpha MSH s'attache aux mélanocytes et stimule la production de mélanine. P53 étant aussi une protéine produite en cas de stress, cela pourrait expliquer l'hyperpigmentation qui apparait quelquefois, en particulier chez les personnes âgées, en cas d'irritation prolongée de la peau. La mélatonine joue aussi un rôle dans le bronzage en augmentant la concentration en mélanine des mélanosomes.

D'autre part, la formation d'alpha-MSH à partir de POMC produisant de l'endorphines b supposée contribuer à un sentiment de bien-être, David E Fisher, directeur de la recherche ayant mis en évidence le rôle de p53 dans le bronzage, propose que la libération d'endorphine lors de ce processus pourrait encourager les gens à s'exposer au soleil. La totalité des processus faciliterait la protection contre les cancers cutanés. En effet, si une exposition au soleil trop longue ou trop brutale est dangereuse, une exposition modérée et régulière peut au contraire former une protection, sauf chez les personnes dépourvues de la capacité de bronzer.

La naissance de cheveux blancs (canitie) provient d'un arrêt de production de mélanine au niveau de leur bulbe dont on ne connaît pas toujours particulièrement bien le mécanisme ; on sait du moins qu'il est héréditaire (si les parents ont eu les cheveux blancs tôt, alors les enfants auront aussi des cheveux blancs tôt) et lié à l'âge (plus on est vieux, plus on a de cheveux blancs).

Les éphélides et les taches de vieillesse contiennent des mélanocytes élargis qui produisent localement plus de mélanosomes que la peau avoisinante, d'où leur teinte plus foncée. Les grains de beauté sont des concentrations locales de mélanocytes.

C'est la mélanine présente dans les poils qui sert à réaliser des épilations laser.

Références

  1. J. D. Simon et al. Pigment Cell Research, 2004, 17 : 262-269
  2. David E. Fisher et al. Cell 9 mars 2007 ; lire en ligne dans Science daily du 11 mars 2007
  3. Ophthalmic research, 2005, 37 : 136-141 Melanin aggregation and polymerization : envisageable implications in âge related macular degeneration
  4. Clinical Cancer Res. 2004; 10 : 2581-2583 Etiologic pathogenesis of melanoma : a unifying hypothesis for the missing attributable risk ; Pigment cell Res. 2001; volume 14 : pages 148-154. Redox regulation in human melanocytes and melanoma

Voir aussi

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