Dans une étude récente publiée dans Rapports scientifiques, un groupe de chercheurs a évalué comment la teneur et la distribution de mélanine affectent les dommages causés par l’acide désoxyribonucléique (ADN) induits par les ultraviolets (UV) dans la peau, à l’aide de modèles d’épiderme humain reconstruit (RHE).
Étude: Importance de la répartition de la mélanine dans l’épiderme pour l’effet protecteur contre les rayons UV. Crédit d’image : rangizzz/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Bien que le rayonnement ultraviolet (UV) soit crucial pour la vitamine D et les endorphines, sa surexposition augmente le risque de cancer de la peau en raison de dommages à l’ADN.
Ces dommages se produisent via l’absorption des UV-B et les radicaux induits par les UV-A, conduisant à des lésions spécifiques de l’ADN. Grâce à la mélanine, la pigmentation cutanée offre une photoprotection importante, réduisant notamment les taux de cancer des peaux plus foncées.
L’efficacité de la mélanine est attribuée à ses propriétés bloquant les UV, antioxydantes et neutralisant les radicaux. Néanmoins, le rôle de la mélanine est complexe, car elle peut également accroître la sensibilité cellulaire aux dommages causés par les rayons UV.
Cette contradiction nécessite des recherches plus approfondies pour comprendre les doubles effets de la mélanine sur la photoprotection et la photosensibilisation dans la dynamique du cancer de la peau.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les modèles RHE développés à partir de kératinocytes épidermiques primaires et de mélanocytes de donneurs asiatiques-caucasiens et afro-américains ont été classés en bronzés et clairs en fonction de leur teneur en mélanine, établie grâce à une méthode nouvellement validée sur la peau humaine ex vivo.
Cette méthode impliquait l’extraction de mélanine et l’analyse spectrométrique à une longueur d’onde de 500 nm, corrélant les niveaux de mélanine avec l’angle typologique individuel (ITA°), une mesure de la pigmentation de la peau.
Des échantillons de peau humaine ex vivo, provenant d’individus sains de diverses origines ethniques subissant une intervention chirurgicale, ont été utilisés pour calibrer le processus de quantification de la mélanine. Ces échantillons ont permis aux chercheurs de classer les modèles RHE en fonction de leur teneur en mélanine, facilitant ainsi la comparaison entre les modèles clairs et bronzés.
L’étude a évalué les dommages à l’ADN dans ces modèles suite à une irradiation UV, en utilisant une coloration immunohistochimique pour quantifier les dommages.
De plus, l’effet de l’exposition aux UV sur la formation de radicaux a été examiné à l’aide de la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE), révélant ainsi un aperçu du stress oxydatif induit par la lumière UV à différentes concentrations de mélanine.
Un aspect essentiel de la recherche consistait à étudier la distribution de mélanine dans l’épiderme, en utilisant des techniques telles que la coloration Fontana-Masson et la microscopie d’imagerie à vie par fluorescence excitée à deux photons (TPE-FLIM).
Ces méthodes ont fourni une vue détaillée de la localisation de la mélanine, contribuant ainsi à comprendre ses effets protecteurs et ses effets photosensibilisants potentiels.
Résultats de l’étude
Après avoir extrait la mélanine d’échantillons d’épiderme humain et de RHE, les chercheurs ont quantifié la teneur totale en mélanine par spectrométrie en mesurant l’absorbance à 500 nm.
Dans les échantillons de peau ex vivo, la teneur en mélanine variait de manière significative, en forte corrélation avec l’ITA° de la peau, indiquant une validation méthodologique. Cette approche a ensuite été appliquée au RHE, révélant des niveaux de mélanine distincts entre les modèles bronzés et clairs.
La corrélation entre la teneur en mélanine et l’ITA° a été utilisée pour classer les modèles RHE par couleur de peau, confirmant ainsi l’applicabilité de la méthode à différentes sources épidermiques.
L’étude a en outre évalué les dommages à l’ADN par coloration immunohistochimique, quantifiant l’étendue des dommages dus à la présence de dimères de cyclobutane-pyrimidine (CPD) dans les cellules après exposition aux UV.
Les résultats ont montré des dommages importants à l’ADN dans tous les modèles RHE immédiatement après l’exposition, avec des variations dans les niveaux de dommages en fonction du type d’UVR et de la pigmentation du modèle.
Notamment, les modèles RHE bronzés présentaient plus de dégâts que les modèles légers, en particulier après des types spécifiques d’irradiation UV. Cette évaluation des dommages a mis en évidence des écarts potentiels de photoprotection liés à la teneur et à la distribution de mélanine.
De plus, la recherche a étudié la formation de radicaux après irradiation, révélant que les modèles RHE bronzés produisaient plus de radicaux libres que les modèles lumineux dans certaines conditions, suggérant le rôle complexe de la mélanine dans la réponse de la peau à l’exposition aux UV.
Contrairement à la peau in vivo, où la mélanine encapsule généralement les noyaux des kératinocytes, fournissant ainsi une barrière protectrice, les modèles RHE bronzés présentaient une distribution de mélanine non homogène. Cette mauvaise allocation compromet potentiellement l’efficacité protectrice de la mélanine contre les rayons UV.
L’examen s’est étendu à la couverture de mélanine dans les cellules basales, révélant un contraste frappant entre les conditions in vivo et les modèles RHE bronzés.
In vivo, la distribution de mélanine était relativement uniforme sur différents types de peau, tandis que le RHE bronzé présentait une présence minimale de mélanine, s’écartant considérablement des modèles attendus. Cette incohérence souligne une différence fondamentale dans le mécanisme de protection de la mélanine in vitro et in vivo.
Conclusions
Pour résumer, la mélanine joue un double rôle dans le corps humain, agissant comme un pigment cutané qui protège du rayonnement solaire tout en présentant également des propriétés photosensibilisantes liées à des pathologies cutanées comme le mélanome.
Les effets protecteurs et nocifs de cette molécule complexe sur la peau ne sont pas encore entièrement compris.
La recherche utilisant le RHE reconstruit de types de peau bronzée et claire a cherché à approfondir les rôles multiformes de la mélanine, en examinant comment la teneur et la distribution de la mélanine influencent les dommages à l’ADN induits par les UV et la génération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS).
Ces études ont montré que malgré des niveaux de mélanine plus élevés dans les modèles bronzés suggérant une plus grande protection, tous les modèles présentaient des dommages importants à l’ADN suite à une exposition aux UV, remettant en question la notion d’efficacité protectrice de la mélanine.
La distribution de la mélanine, en particulier sa concentration dans certaines cellules et son absence dans d’autres, peut contribuer à ses effets photosensibilisants, entraînant une augmentation de la production de radicaux libres et des dommages à l’ADN.
