Qu'est-ce que la mélanine?

La mélanine est synthétisée dans les mélanocytes, cellules dendritiques qui habitent l'épiderme. La fonction de ce pigment est la protection.

Rédigé et vérifié par el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Dernière mise à jour : 10 mai, 2023

La mélanine est l’un des pigments les plus courants dans la nature. Non seulement on le trouve dans la peau humaine, mais il fait également partie de la couleur des yeux, des cheveux, des plumes, des coquilles d’œufs, de la cuticule de nombreux arthropodes et d’innombrables autres structures biologiques.

Au-delà du monde animal, la mélanine peut être produite par divers micro-organismes, tels que Vibrio cholerae, Mycobacterium leprae ou Bacillus thurigiensis. Des êtres humains aux bactéries, il n’y a pas de phylum qui ne soit lié d’une manière ou d’une autre à ce pigment essentiel.

En plus de ce caractère universel, la mélanine se caractérise par son excès —hyperpigmentation— ou sa carence —hypopigmentation qui entraîne diverses pathologies chez l’être humain et d’autres animaux. Bien entendu, il s’agit d’un pigment aux multiples facettes et, surtout, d’un grand intérêt médical et biologique.

Structure chimique de la mélanine

Tout d’abord, il est essentiel de contextualiser ce composite dans un cadre tridimensionnel. Pour ce faire, nous allons décrire sa structure chimique en quelques lignes, en nous basant sur différents sites spécialisés.

Comme première caractéristique, nous avons affaire à un biopolymère. Cela signifie qu’il s’agit d’une substance composée de macromolécules de nature organique, qui sont liées entre elles par des liaisons covalentes. Autrement dit, elles se rejoignent par leurs électrons dans la dernière orbitale.

De plus, les mélanines sont des structures rigides de polymères conducteurs composés de polyacétylène “noir”, de polypyrole et de polyaniline et de leurs polymères mélangés. Nous nous limiterons à dire que le polyacétylène est le type de mélanine le plus simple.

Ainsi, on peut imaginer ce complexe composé comme une série de “cellules” en forme de nid d’abeille. Bien qu’il puisse être difficile de se faire une idée de la nature tridimensionnelle de ce polymère, nous pouvons utiliser des sites de recherche tels que Pubchem qui nous dévoilent sa structure de manière interactive.

Quels sont les types principaux?

Les différentes mélanines sont associées pour former des combinaisons complexes. Ce qui donne naissance aux différents tons et nuances de la couleur de la peau, parmi de nombreuses autres structures. Selon les revues scientifiques, il en existe deux types principaux :

• Les eumélanines : de couleur noire ou brunâtre, elles contiennent du soufre dans leur composition chimique et donnent des tons sombres. Leur concentration donne naissance à des colorations de cheveux noirs, blonds ou châtains par exemple.
• Phéomélanine : pigments jaunes ou rouges qui intègrent une proportion de soufre plus élevée que les précédents. La phéomélanine est exprimée chez l’être humain dans des environnements pauvres en eumélanine et est responsable, par exemple, des taches de rousseur.

En général, on peut dire que plus on ajoute d’eumélanine à un tissu, plus il apparaîtra foncé, tandis que plus la concentration en phéomélanine est élevée, plus il sera clair. Toutes ces valeurs sont susceptibles de changer, car la production de mélanine peut varier avec l’âge.

Mélanocytes

On ne peut continuer sans nommer les mélanocytes, les cellules spécialisées dans la production de mélanine. Selon des études, elles représentent jusqu’à 5% de la population des cellules épidermiques. C’est pourquoi elles sont représentées dans la peau.

Il s’agit d’une cellule dendritique —avec des fonctions immunitaires—, avec un cytoplasme clair et un petit noyau ovoïde. De plus, elle présente diverses projections cytoplasmiques afin d’interagir avec d’autres cellules épithéliales en même temps.

Enfin, en ce qui concerne la structure, il faut noter qu’au sein des mélanocytes on retrouve les mélanosomes. Ce sont des organites délimités par une membrane lipidique, structure dans laquelle se trouve la mélanine.

Au-delà de la pigmentation, les mélanocytes participent aussi activement au système immunitaire. En plus de faire partie de la barrière physique primaire, c’est-à-dire la peau, ces cellules ont été observées pour produire des molécules de signalisation dirigées vers diverses cellules immunitaires – des cytokines pro-inflammatoires ou des chimiokines, par exemple.

Biosynthèse de la mélanine

Les cellules qui viennent d’être décrites se forment dans la crête neurale et, au cours du développement embryonnaire, migrent vers l’épiderme et les follicules pileux. Les mélanocytes sont responsables de la production du pigment qui nous concerne ici à travers un processus appelé mélanogénèse.

La tyrosine, l’un des 20 acides aminés constructeurs de protéines, est nécessaire à ce processus. En résumé, diverses oxydations enzymatiques de la tyrosine se produisent, un processus qui donne naissance à la DOPA —dihydroxyphénylalanine—.

Après cela, la dopaquinone est générée, un composé commun qui sera le précurseur direct de l’eumélanine ou de la phéomélanine, à partir de deux voies différentes. En bref, nous avons affaire à un processus chimique complexe directement médié par les mélanocytes.

Quelle est la fonction de la mélanine?

Il est difficile de couvrir la fonction de la mélanine en quelques lignes, car elle a de nombreuses utilisations. Néanmoins, nous pouvons résumer l’effet protecteur de ce pigment contre la lumière UV dans les lignes suivantes :

1. La mélanogénèse se produit dans la couche la plus profonde de l’épiderme – la couche basale – et dans les cellules de la matrice du follicule pileux.
2. Sa synthèse est stimulée par l’exposition aux rayons ultraviolets (UV). Ainsi, la mélanine protège l’ADN des kératinocytes – cellules dominantes de l’épiderme – desdits rayonnements électromagnétiques.
3. La mélanine absorbe le rayonnement ultraviolet nocif et le transforme en énergie thermique grâce à une conversion ultra-rapide.
4. Cela permet au pigment de dissiper plus de 99,9 % du rayonnement absorbé sous forme de chaleur – de nature inoffensive.

Cette fonctionnalité est d’une importance vitale, car selon les sites informatifs, le rayonnement ultraviolet du soleil peut détruire l’ADN cellulaire et prédisposer aux processus cancérigènes. Le danger de ce potentiel mutagène est tel que certaines cellules se sont avérées “suicidaires” de peur de perpétuer ces défauts délétères induits par le soleil.

Dans tous les cas, les experts théorisent que la mélanine a des fonctions spécifiques selon l’organisme qui la produit. Par exemple, ce pigment protège les bactéries Vibrio des chocs thermiques et hyperosmolaires dans les estuaires, les rendant résistantes à divers environnements difficiles.

Il est également surprenant d’apprendre que divers champignons phytopathogènes – qui attaquent les plantes – ont besoin de mélanines pour provoquer des maladies. Ceci promeut l’hypothèse que le pigment est lié à la virulence pour les pathogènes des plantes.

La mélanine et l’être humain

Au-delà de la fonction protectrice individuelle, force est de constater que ce pigment a une valeur esthétique dans la société en général. Il convient de noter que les différentes ethnies du monde ont approximativement le même nombre de mélanocytes, mais les personnes à la peau plus foncée ont une plus grande activité cellulaire.

Néanmoins, la répartition de ce pigment n’est pas égale dans tout le corps :

• Sur le visage et le cuir chevelu on présente environ 2000 mélanocytes par millimètre carré.
• La région génitale est la plus peuplée par ce type cellulaire, puisque l’on peut y observer environ 2400 mélanocytes par millimètre carré.
• Le tronc et les extrémités ont une valeur inférieure, environ 1500 corps cellulaires par millimètre carré.
• La mélanine se trouve également au-delà de la peau : elle est présente dans la muqueuse de la rétine, la moelle et la zone réticulaire de la glande surrénale, l’oreille interne, la substance noire et la tache bleue du cerveau ou locus ceruleus.

De plus, il convient de noter que la mélanine varie non seulement dans l’espace, mais aussi à l’échelle temporelle. Des études déjà citées soulignent que l’être humain perd 10% de mélanocytes pour chaque décennie de vie. Lorsque les cellules souches des mélanocytes du follicule pileux se décomposent, les fameux cheveux gris apparaissent.

Mélanine et maladies

Selon des sites médicaux tels que la Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, il existe diverses pathologies de nature pigmentaire. Certains de ces syndromes et maladies peuvent affecter des régions localisées et d’autres l’ensemble du corps. Voici une courte liste de certaines d’entre elles :

• Mélanome : C’est le type de cancer de la peau le plus grave. Les mélanocytes, dus à des mutations dans leur ADN, se développent de manière incontrôlable et forment une masse. On pense qu’une exposition excessive aux rayons UV peut favoriser l’apparition de ce type de tumeur.
• Albinisme : bien qu’il existe de nombreux types, il peut être résumé comme une condition caractérisée par l’absence ou la diminution du pigment de mélanine dans la peau, les yeux et les cheveux. On estime qu’elle affecte 1 personne sur 20 000.
• Dyschromies : altérations physiologiques ou pathologiques de la couleur normale de la peau. Une augmentation de la production de mélanine par les mélanocytes existants ou une prolifération accrue de mélanocytes actifs peut provoquer des taches brunes sur la peau.
• Mélasma : c’est une hypermélanose acquise de la peau, surtout chez la femme enceinte. On pense que la surproduction d’hormones stimulant les mélanocytes due au stress pourrait en être la cause.

Comme nous l’avons vu, il existe de multiples pathologies directement liées à la production de mélanine et de mélanocytes. Même ainsi, la présence d’une peau anormalement pigmentée ne réside pas toujours dans ce pigment, car il est normal que certaines zones s’assombrissent après des processus inflammatoires.

La mélanine: un pigment essentiel

Comme nous l’avons vu, la mélanine est un pigment qui va bien au-delà de la couleur des cheveux ou des yeux : elle nous protège des effets nocifs des UV, elle est présente dans certaines zones du cerveau et certains micro-organismes l’utilisent pour survivre dans des conditions extrêmes. environnements.

Enfin, nous avons intégré un excellent protecteur contre les intempéries environnementales. Mais cela ne signifie pas que nous sommes exempts de danger. Des groupes comme l’Association espagnole contre le cancer nous avertissent que le cancer de la peau et le soleil sont étroitement liés. Par conséquent, malgré ce grand mécanisme de protection, il est essentiel d’en prendre conscience.