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Domaine scientifique

CHEVEUX ET CUIR CHEVELU

Structure et composition chimique du cheveu

Les poils présents sur notre corps ont une structure particulière et ils se répartissent en poils fins et en poils épais. Les poils fins, appelés aussi lanugo ou vellus, sont situés sur toute la surface de la peau, excepté sur la paume des mains et sur la plante des pieds. Les poils épais, appelés aussi poils terminaux, sont colorés et localisés seulement dans quelques zones, notamment le cuir chevelu , les aisselles, le pubis, la zone de la barbe chez les hommes etc.

Structure du cheveu

Le poil est situé dans le follicule pileux, une structure particulière de la peau en forme de sac, inclinée à environ 75° par rapport à la surface cutanée. La parie inférieure du follicule pileux est située dans la zone la plus profonde du derme mais à un niveau qui varie d'un poil à l'autre (pour les cheveux, la profondeur moyenne est d'environ 0,6 à 1 cm).
La glande sébacée débouche au niveau du tiers supérieur du follicule pileux. L'ensemble follicule pileux-glande sébacée définit une unité appelée follicule pilo-sébacé. Sous la glande sébacée, sur la paroi externe du follicule, se situe l'ancrage de la partie inférieure du muscle arrecteur du poil.

A l'intérieur du follicule on peut distinguer : une orifice débouchant sur la surface de la peau, appelé ostium, un rétrécissement au niveau du tiers supérieur dénommé le collet, une partie délimitée par l'ostium et par le collet, appelée infundibulum, une partie située entre le collet et l'attache inférieur du muscle arrecteur du poil, appelée partie intermédiaire ou isthme et enfin, une partie située sous l'isthme lui-même, dénommée partie profonde.

Dans la partie centrale, à la base du follicule, il existe une cavité, tournée vers le haut, qui contient une structure conjonctive riche en vaisseaux sanguins, en vaisseaux lymphatiques et en en nerfs, appelée papille, elle a pour rôle de fournir nourriture et contrôle endocrinien aux cellules de la matrice du poil. 

Dans la structure du follicule, en allant de la couche externe vers l'intérieur, on peut observer : l'enveloppe de tissu conjonctif (riche en terminaisons nerveuses et formée de couches concentriques et longitudinales de fibres de collagène avec de nombreux fibroblastes), la membrane vitreuse (un prolongement direct des couches les plus profondes de l'épiderme qui pénètrent en profondeur en suivant la membrane vitreuse) et la gaine épithéliale interne (formée de trois couches de cellules, en contact direct avec le poil terminal, qui correspond au collet).

Structure du cheveu

Dans la structure du cheveu chez l'adulte, on distingue trois parties : la tige, la racine et le bulbe. La tige est la partie visible et externe du follicule, son épaisseur moyenne chez l'adulte est de 65 à 78 microns. La racine est une partie, normalement non visible, située à l'intérieur du follicule, elle se trouve dans le derme, entre l'ostium du follicule et l'attache inférieure du muscle arrecteur du poil. Le bulbe, encore plus en profondeur que la racine, se trouve à la base de la partie profonde du follicule, il contient deux ou trois couches de cellules sous-jacentes se reproduisant rapidement et qui constituent la matrice. Les cellules de la matrice sont les seules cellules germinatives. A mesure qu'elles se reproduisent, les cellules de la matrice poussent vers le haut les cellules nées précédemment. Pendant leur émergence, les cellules élaborent de la kératine via un "processus de kératinisation", qui les rendent de plus en plus rigides. Immédiatement au dessus des cellules de la matrice on trouve quelques mélanocytes qui ont pour rôle de "colorer", en y introduisant de la mélanine, les cellules qui deviendront le "cortex" du cheveu.

En faisant une section horizontale du cheveu on peut observer sa structure, divisée en trois parties : la cuticule, le cortex et la medulla.
A l'extérieur, on trouve la cuticule formée d'une seule rangée de cellules transparentes et fines, elles ont une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,5 micron, elles sont disposées verticalement au niveau de la racine et, par contre, au niveau de la tige, elles sont disposées en oblique (comme des échelles). Étant donné sa position, la cuticule est la première à être endommagée quand le cheveu est maltraité (shampoing inadéquat, permanente, brossage, etc.).
Le cortex est situé à un niveau intermédiaire, c'est la partie la plus abondante. Il est constitué de cellules plus grosses, de forme fuselée, longues de 90 microns et larges de 5 microns, disposées verticalement en rangées parallèles. Elles contiennent un pigment coloré, la mélanine, qui tend à diminuer avec l'âge, ce qui fait que les cheveux deviennent "blancs"  (processus de grisonnement).

La medulla est située à l'intérieur du cheveu, elle est constituée de cellules arrondies, disposées en colonnes, généralement séparées par de l'air.

En plus de l'eau, les substances chimiques qui constituent le cheveu sont : la kératine, les lipides, les sels minéraux et les pigments.
La kératine est une protéine que l'on trouve dans le cortex. La kératine est composée de 18 acides aminés dont les principaux sont :  la cystéine, la cystine, la sérine, l'acide glutamique, la glycine, la thréonine, l'arginine, la valine, la leucine et l'isoleucine.
La kératine alpha, fibreuse et à faible teneur en soufre, est la protéine que l'on trouve en plus grande quantité dans les cheveux. Elle a une masse moléculaire d'environ 45000 et elle est insoluble dans l'eau. La kératine peut être déformée par la vapeur d'eau (mise en plis).
Le processus de kératinisation du cheveu est régulé par plusieurs éléments (hormones, vitamines, facteurs génétiques et métaboliques), il est lié au métabolisme du cholestérol et à son estérification par des acides gras synthétisés par l'épiderme. Les carences alimentaires et/ou les défauts enzymatiques des voies de synthèses du cholestérol et des acides gras peuvent conduire à une kératinisation anormale qui induit des défauts de structure dans le cheveu.
 Les lipides présents dans la structure chimique du cheveu sont composés de triglycérides, de cire, de phospholipides, de cholestérol, de squalène et d'acides gras libres. Ceux-ci sont très difficiles à quantifier car la majeure partie d'entre eux est dérivée par le sébum. Les sels minéraux et les oligoéléments présents dans la structure chimique du cheveu sont une composante essentielle des systèmes protéino-enzymatiques. Il s'agit du fer, du magnésium, du zinc, du cuivre et du plomb.

Une carence en protéines et/ou en sels minéraux dans la structure chimique du cheveu peut créer des problèmes de cheveux, elle sera mise en évidence au microscope en observant de fines tiges associées à des bulbes très petits. En revanche, si les cheveux sont structurellement petits, les bulbes ont une dimension normale.  

Les pigments sont constitués de mélanine (substance colorée) présente dans le poil sous une forme diffuse ou granulaire. Ils ne sont pas solubles dans l'eau mais ils sont solubles dans les acides forts et ils sont décolorés par l'eau oxygénée.
En utilisant comme précurseur la tyrosine (un acide aminé constitutif des protéines), les mélanocytes synthétisent deux types principaux de mélanine : l'eumélanine, sombre et présente dans les cheveux noirs, et la phéomélanine, plus claire et présente dans les cheveux dorés, blonds ou roux. Les principaux éléments chimiques présents dans le cheveux sont le carbone (45%), l'oxygène (28%), l'azote (15%), l'hydrogène (6,7%) et le soufre (5,3%).
En outre, divers oligoéléments sont présents (on les trouve en réalisant à un minéralogramme) : Ca, Mg, Sr, B, Al, Si, Na, K, Zn, Cu, Mn, Fe, Ag, Au, Hg, As, Pb, Sn, Ti, W, Mo, I, P. Il est très important de se rappeler que les pourcentages d'oligoéléments présents dans les cheveux sont une caractéristique du sujet, propre à chaque individu.
La cystine est le principal acide aminé présent dans la kératine (17,5%), puis la sérine (11,7%) et l'acide glutamique (11,1%). Par contre, la thréonine, l'arginine et la glycine sont présents en plus faible pourcentage (environ 6%).
Environ 80% de la masse du cheveu est due à la présence de protéines (polymères d'acides aminés), la principale étant la kératine qui est composée de 18 acides aminés.
Les acides aminé principaux qui constituent la kératine sont la cystine (17,5%), la sérine (11,7%), l'acide glutamique (11,1%), la thréonine (6,9%), la glycine (6,5%) et enfin l'arginine (5,6%)
 

Collaboration scientifique entre le Professeur Marco Toscani et le Docteur Pasquale Fino, Chaire de Chirurgie Plastique, Reconstructive et Esthétique, Centre de santé Umberto I– “Sapienza” Université de Rome.

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